JP4845919B2 - Image forming apparatus - Google Patents

Image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4845919B2
JP4845919B2 JP2008099158A JP2008099158A JP4845919B2 JP 4845919 B2 JP4845919 B2 JP 4845919B2 JP 2008099158 A JP2008099158 A JP 2008099158A JP 2008099158 A JP2008099158 A JP 2008099158A JP 4845919 B2 JP4845919 B2 JP 4845919B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fixing
magnetic field
current
temperature
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008099158A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008186814A (en
Inventor
実 林崎
宏 真野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2008099158A priority Critical patent/JP4845919B2/en
Publication of JP2008186814A publication Critical patent/JP2008186814A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4845919B2 publication Critical patent/JP4845919B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、ベルト加熱方式の加熱装置を像加熱装置として備えた電子写真装置・静電記録装置などに適用する場合に好適な画像形成装置に関する。 The present invention relates to image imaging apparatus, and more particularly, relates to suitable images forming apparatus when applied to a an electrophotographic apparatus, electrostatic recording apparatus provided with a heating device for a belt heating type as an image heating apparatus.

従来、画像形成装置に搭載される像加熱装置(定着装置)がある。従来例では、便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成装置に搭載されトナー像を被記録材に加熱定着させる像加熱装置(定着装置)を例に挙げて説明する。   Conventionally, there is an image heating device (fixing device) mounted on an image forming apparatus. In the conventional example, for convenience, an image heating apparatus (fixing apparatus) that is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer and that heats and fixes a toner image on a recording material will be described as an example.

複写機・プリンタ等の画像形成装置では、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段で、被記録材に画像を転写方式或いは直接方式にて形成担持させている。尚、被記録材としては、転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・OHPシート・印刷用紙・フォーマット紙などがある。この種の画像形成装置においては、被記録材に形成担持させた目的の画像情報の未定着画像(トナー画像)を被記録材面に固着画像として加熱定着させる定着装置として、熱ローラ方式の装置が広く用いられていた。近時は、クイックスタートや省エネルギの観点からベルト加熱方式の装置が実用化されている。また、電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。以下、画像形成装置における各種定着装置について説明する。   In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, an image is formed and supported on a recording material by a transfer method or a direct method by an appropriate image forming process means such as an electrophotographic process, an electrostatic recording process, or a magnetic recording process. Yes. The recording material includes a transfer material sheet, an electrofax sheet, an electrostatic recording paper, an OHP sheet, a printing paper, a format paper, and the like. In this type of image forming apparatus, a heat roller type apparatus is used as a fixing apparatus that heats and fixes an unfixed image (toner image) of target image information formed and supported on a recording material as a fixed image on the recording material surface. Was widely used. Recently, belt heating systems have been put into practical use from the viewpoint of quick start and energy saving. An electromagnetic induction heating type apparatus has also been proposed. Hereinafter, various fixing devices in the image forming apparatus will be described.

(a)熱ローラ方式の定着装置
熱ローラ方式の定着装置は、定着ローラ(加熱ローラ)と加圧ローラとの圧接ローラ対を基本構成とする。該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部に、画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して挟持搬送させる。そして、定着ローラの熱と定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像(未定着画像)を被記録材面に熱圧定着させるものである。
(A) Heat roller type fixing device A heat roller type fixing device is basically composed of a pressure roller pair of a fixing roller (heating roller) and a pressure roller. The roller pair is rotated, and a recording material on which an unfixed toner image to be image-fixed is formed and supported is introduced into a fixing nip portion that is a mutual pressure contact portion of the roller pair, and is nipped and conveyed. The unfixed toner image (unfixed image) is fixed to the surface of the recording material by heat and pressure by the heat of the fixing roller and the pressure applied to the fixing nip.

定着ローラは、一般に、アルミニウムの中空金属ローラを基体(芯金)とし、その内空に熱源としてのハロゲンランプを挿入配設してある。定着ローラは、ハロゲンランプの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持されるようにハロゲンランプへの通電が制御されて温調される。   In general, the fixing roller has a hollow metal roller made of aluminum as a base body (core metal), and a halogen lamp as a heat source is inserted into the inner space thereof. The fixing roller is heated by the heat generated by the halogen lamp, and the temperature of the fixing roller is controlled by controlling the energization of the halogen lamp so that the outer peripheral surface is maintained at a predetermined fixing temperature.

特に、最大4層のトナー画像を十分に加熱溶融させて混色させる能力を要求される、フルカラーの画像形成を行う画像形成装置の定着装置としては、定着ローラの芯金を高い熱容量を有するものにしている。また、その芯金外周にトナー画像を包み込んで均一に溶融するためのゴム弾性層を具備させ、そのゴム弾性層を介してトナー画像の加熱を行っている。また、加圧ローラ内にも熱源を具備させて加圧ローラも加熱・温調する構成にしたものもある。   In particular, as a fixing device of an image forming apparatus that performs full-color image formation that requires a capability of sufficiently melting and mixing a toner image of a maximum of four layers, a core metal of a fixing roller has a high heat capacity. ing. In addition, a rubber elastic layer for wrapping the toner image around the core metal and melting it uniformly is provided, and the toner image is heated through the rubber elastic layer. There is also a configuration in which a heat source is also provided in the pressure roller so that the pressure roller is also heated and temperature-controlled.

しかし、熱ローラ方式の定着装置は、画像形成装置の電源をオンにして同時に定着装置の熱源であるハロゲンランプに通電を開始しても、次の問題がある。即ち、定着ローラの熱容量が大きく、定着ローラ等が冷え切っている状態から所定の定着可能温度に立ち上がるまでにはかなりの待ち時間(ウエイトタイム)を要し、クイックスタート性に欠ける。また、画像形成装置のスタンバイ状態時(非画像出力時)も何時でも画像形成動作が実行できるように、ハロゲンランプに通電して定着ローラを所定の温調状態に維持させておく必要があり、電力消費量が大きい等の問題があった。   However, the heat roller type fixing device has the following problems even when the image forming apparatus is turned on and the energization of the halogen lamp, which is the heat source of the fixing device, is started. That is, the heat capacity of the fixing roller is large, and a considerable waiting time (wait time) is required until the fixing roller or the like is cooled down to rise to a predetermined fixing temperature, and the quick start property is lacking. In addition, it is necessary to energize the halogen lamp and maintain the fixing roller at a predetermined temperature control state so that the image forming operation can be executed at any time even when the image forming apparatus is in a standby state (non-image output). There were problems such as high power consumption.

また、上述のフルカラーの画像形成装置の定着装置のように特に熱容量の大きな定着ローラを用いるものにおいては、温調と定着ローラ表面の昇温とに遅延が発生するため、定着不良や光沢ムラやオフセット等の問題が発生していた。   Further, in the case of using a fixing roller having a particularly large heat capacity, such as the fixing device of the above-described full-color image forming apparatus, a delay occurs in the temperature control and the temperature increase on the surface of the fixing roller. Problems such as offset occurred.

(b)フィルム加熱方式の定着装置
フィルム加熱方式の定着装置に関しては各種の技術が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。
(B) Film Heating Fixing Device Various techniques have been proposed for film heating fixing devices (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4).

即ち、加熱体としての一般にセラミックヒータと加圧部材としての加圧ローラとの間に、耐熱性フィルム(定着フィルム)を挟ませてニップ部を形成させる。該ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に、画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入してフィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱をフィルムを介して被記録材に与える。そして、ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるものである。   That is, a nip portion is formed by sandwiching a heat resistant film (fixing film) between a ceramic heater as a heating body and a pressure roller as a pressure member. A recording material on which an unfixed toner image to be image-fixed is formed and supported is introduced between the film in the nip portion and the pressure roller, and is nipped and conveyed together with the film, so that the ceramic heater of the nip portion is conveyed. Heat is applied to the recording material through the film. Then, the unfixed toner image is fixed to the surface of the recording material by heat and pressure with the applied pressure of the nip portion.

このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンド(ondemand)タイプの装置を構成することができる。画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよい。そのため、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く(クイックスタート性)、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい(省電力)等の利点がある。但し、大きな熱量が要求されるフルカラー画像形成装置や高速機種用の定着装置としては熱量的に難点がある。   This film heating type fixing device can constitute an on-demand type device using a ceramic heater and a low heat capacity member as a film. Only when the image forming apparatus performs image formation, the ceramic heater as a heat source may be energized to generate heat at a predetermined fixing temperature. Therefore, there are advantages such as a short waiting time from the power-on of the image forming apparatus to an image forming executable state (quick start property) and significantly low power consumption during standby (power saving). However, a full-color image forming apparatus that requires a large amount of heat or a fixing device for a high-speed model has a problem in terms of heat.

(c)電磁誘導加熱方式の定着装置
電磁誘導加熱方式の定着装置に関しては各種の技術が提案されている(例えば、特許文献5参照)。特許文献5には、磁束により定着ローラに電流を誘導させてジュール熱によって発熱させる誘導加熱定着装置が開示されている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接定着ローラを発熱させることができて、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
(C) Electromagnetic Induction Heating Type Fixing Device Various techniques have been proposed for electromagnetic induction heating type fixing devices (see, for example, Patent Document 5). Patent Document 5 discloses an induction heating fixing device that induces a current in a fixing roller by magnetic flux and generates heat by Joule heat. This makes it possible to directly heat the fixing roller by using the generation of induced current, and achieves a fixing process that is more efficient than a heat roller type fixing device using a halogen lamp as a heat source.

しかしながら、磁場発生手段としての励磁コイルにより発生した交番磁束のエネルギが定着ローラ全体の昇温に使われるため放熱損失が大きく、投入エネルギに対する定着エネルギの密度が低く効率が良くないという問題があった。   However, since the energy of the alternating magnetic flux generated by the exciting coil as the magnetic field generating means is used for raising the temperature of the entire fixing roller, there is a problem that the heat dissipation loss is large, the density of the fixing energy with respect to the input energy is low, and the efficiency is not good. .

そこで、定着に作用するエネルギを高密度で得るために発熱体である定着ローラに励磁コイルを接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップ部近傍に集中させたりして、高効率の定着装置が考案された。   Therefore, in order to obtain energy that acts on fixing at high density, the excitation coil is brought close to the fixing roller, which is a heating element, or the alternating magnetic flux distribution of the excitation coil is concentrated in the vicinity of the fixing nip portion to achieve high efficiency fixing. A device was devised.

上述の励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップに集中させて効率を向上させた電磁誘導加熱方式の定着装置の一例の概略構成について、便宜上、後述する本発明の実施形態で用いる図2を参照しながら説明する。図中10は電磁誘導発熱層(導電体層、磁性体層、抵抗体層)を有する電磁誘導発熱性の回転体としての円筒状の定着フィルムである。16は横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、円筒状の定着フィルム10はこのフィルムガイド部材16の外側にルーズに外嵌させてある。15はフィルムガイド部材16の内側に配設した磁場発生手段であり、励磁コイル18とE型の磁性コア(芯材)17とからなる。30は弾性加圧ローラであり、定着フィルム10を挟ませてフィルムガイド部材16の下面と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Nを形成させて相互圧接させてある。上記磁場発生手段15の磁性コア17は、定着ニップ部Nに対応位置させて配設してある。   For the sake of convenience, with reference to FIG. 2 used in an embodiment of the present invention to be described later, the schematic configuration of an example of an electromagnetic induction heating type fixing device that improves the efficiency by concentrating the alternating magnetic flux distribution of the exciting coil on the fixing nip will be described. While explaining. In the figure, reference numeral 10 denotes a cylindrical fixing film as an electromagnetic induction heat generating rotating body having an electromagnetic induction heat generating layer (conductor layer, magnetic layer, resistor layer). Reference numeral 16 denotes a saddle-shaped film guide member having a substantially semicircular arc shape in cross section, and the cylindrical fixing film 10 is loosely fitted outside the film guide member 16. Reference numeral 15 denotes a magnetic field generating means disposed inside the film guide member 16, which includes an exciting coil 18 and an E-type magnetic core (core material) 17. Reference numeral 30 denotes an elastic pressure roller. The fixing film 10 is sandwiched between the lower surface of the film guide member 16 so as to form a fixing nip portion N having a predetermined width with a predetermined pressing force, and are pressed against each other. The magnetic core 17 of the magnetic field generating means 15 is disposed so as to correspond to the fixing nip portion N.

加圧ローラ30は、駆動手段Mにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ30の回転駆動による該加圧ローラ30と定着フィルム10の外面との摩擦力で定着フィルム10に回転力が作用する。定着フィルム10がその内面が定着ニップ部Nにおいてフィルムガイド部材16の下面に密着して摺動しながら、矢示の時計方向に加圧ローラ30の回転周速度に略対応した周速度をもってフィルムガイド部材16の外回りを回転状態になる(加圧ローラ駆動方式)。フィルムガイド部材16は、定着ニップ部Nへの加圧、磁場発生手段15としての励磁コイル18と磁性コア17の支持、定着フィルム10の支持、該定着フィルム10の回転時の搬送安定性を図る役目をする。このフィルムガイド部材16は、磁束の通過を妨げない絶縁性の部材であり、高い荷重に耐えられる材料が用いられる。   The pressure roller 30 is rotationally driven in the counterclockwise direction indicated by the arrow by the driving means M. A rotational force acts on the fixing film 10 by a frictional force between the pressure roller 30 and the outer surface of the fixing film 10 by the rotation driving of the pressure roller 30. While the inner surface of the fixing film 10 slides in close contact with the lower surface of the film guide member 16 in the fixing nip portion N, the film guide has a peripheral speed substantially corresponding to the rotational peripheral speed of the pressure roller 30 in the clockwise direction indicated by the arrow. The outer periphery of the member 16 is rotated (pressure roller driving method). The film guide member 16 is used to pressurize the fixing nip N, support the exciting coil 18 and the magnetic core 17 as the magnetic field generating means 15, support the fixing film 10, and transport stability when the fixing film 10 rotates. To play a role. The film guide member 16 is an insulating member that does not hinder the passage of magnetic flux, and a material that can withstand a high load is used.

励磁コイル18は、不図示の励磁回路から供給される交番電流によって交番磁束を発生する。交番磁束は、定着ニップ部Nの位置に対応しているE型の磁性コア17により定着ニップ部Nに集中的に分布し、その交番磁束は、定着ニップ部Nにおいて定着フィルム10の電磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層の固有抵抗によって電磁誘導発熱層にジュール熱を発生させる。この定着フィルム10の電磁誘導発熱は、交番磁束を集中的に分布させた定着ニップ部Nにおいて集中的に生じて定着ニップ部Nが高効率に加熱される。定着ニップ部Nの温度は、不図示の温度検知手段を含む温調系により励磁コイル18に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。   The excitation coil 18 generates an alternating magnetic flux by an alternating current supplied from an excitation circuit (not shown). The alternating magnetic flux is intensively distributed in the fixing nip portion N by the E-type magnetic core 17 corresponding to the position of the fixing nip portion N, and the alternating magnetic flux generates electromagnetic induction heat of the fixing film 10 in the fixing nip portion N. Generate eddy currents in the layer. This eddy current generates Joule heat in the electromagnetic induction heating layer due to the specific resistance of the electromagnetic induction heating layer. The electromagnetic induction heat generation of the fixing film 10 is concentrated in the fixing nip portion N where the alternating magnetic flux is concentrated, and the fixing nip portion N is heated with high efficiency. The temperature of the fixing nip portion N is controlled so that a predetermined temperature is maintained by controlling the current supply to the exciting coil 18 by a temperature control system including a temperature detection unit (not shown).

而して、加圧ローラ30が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム10がフィルムガイド部材16の外回りを回転する。励磁回路から励磁コイル18への給電により上記のように定着フィルム10の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、次のように動作する。不図示の画像形成手段から搬送された未定着トナー画像tが形成された被記録材Pが定着ニップ部Nの定着フィルム10と加圧ローラ30との間に画像面が上向き、即ち、定着フィルム面に対向して導入される。定着ニップ部Nにおいて画像面が定着フィルム10の外面に密着して定着フィルム10と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。この定着ニップ部Nを定着フィルム10と一緒に被記録材Pが挟持搬送されていく過程において、定着フィルム10の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材P上の未定着トナー画像tが加熱定着される。被記録材Pは、定着ニップ部Nを通過すると、回転中の定着フィルム10の外面から分離して排出搬送されていく。
特開昭63−313182号公報 特開平2−157878号公報 特開平4−44075号公報 特開平4−204980号公報 実開昭51−109739号公報
Thus, the pressure roller 30 is driven to rotate, and accordingly, the cylindrical fixing film 10 rotates around the film guide member 16. In the state where the electromagnetic induction heat generation of the fixing film 10 is performed by supplying power from the excitation circuit to the excitation coil 18 and the fixing nip portion N rises to a predetermined temperature and is adjusted in temperature as described above, the following operation is performed. A recording material P on which an unfixed toner image t conveyed from an image forming means (not shown) is formed has an image surface facing upward between the fixing film 10 and the pressure roller 30 in the fixing nip N, that is, the fixing film. Introduced opposite the surface. In the fixing nip portion N, the image surface is in close contact with the outer surface of the fixing film 10, and the fixing nip portion N is nipped and conveyed together with the fixing film 10. In the process in which the recording material P is nipped and conveyed through the fixing nip N together with the fixing film 10, the unfixed toner image t on the recording material P is heated and fixed by being heated by electromagnetic induction heat generation of the fixing film 10. Is done. When the recording material P passes through the fixing nip portion N, it is separated from the outer surface of the rotating fixing film 10 and discharged and conveyed.
JP-A-63-313182 Japanese Patent Laid-Open No. 2-157878 JP-A-4-44075 JP-A-4-204980 Japanese Utility Model Publication No. 51-109739

しかしながら、上述した従来のような構成では次の問題があった。誘導加熱コイル(励磁コイル)及び定着フィルムが冷えている状態で定着器に電力投入を行うと、誘導加熱コイルを構成している導線及び負荷であるスリーブを構成している金属の抵抗値に基づく表皮抵抗が小さいために、回路に大きな電流が流れる。そのため、スイッチ素子に大電流のものを使用しなければならなくなり、コストアップにつながるという問題があった。また、誘導加熱コイル及びスリーブの温度が上昇していくと温度上昇に伴う抵抗上昇により電流が流れ難くなり、電流が少なくなってしまうため、定常的に同じ電力を供給することができず、立ち上げ時間が遅くなるという問題があった。   However, the conventional configuration described above has the following problems. When power is supplied to the fixing device in a state where the induction heating coil (excitation coil) and the fixing film are cooled, the lead wire constituting the induction heating coil and the resistance value of the metal constituting the load sleeve are used. Since the skin resistance is small, a large current flows in the circuit. For this reason, a switch element having a large current must be used, leading to a cost increase. In addition, as the temperature of the induction heating coil and the sleeve rises, it becomes difficult for the current to flow due to an increase in resistance accompanying the temperature rise, and the current decreases. There was a problem that the raising time was slow.

本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、磁場発生手段に流れる平均電流を一定に保つことにより、電源電圧が変動した際にも最大電力の変動を抑えることを可能とし、磁場発生手段に電力を供給する交流入力電源の許容できる電圧変動幅を大きくすることを可能とした画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and by keeping the average current flowing in the magnetic field generating means constant, it is possible to suppress fluctuations in the maximum power even when the power supply voltage fluctuates, thereby generating magnetic fields. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of increasing an allowable voltage fluctuation range of an AC input power supply for supplying power to the means .

上記目的を達成するために、本発明は、磁場を発生する磁場発生手段と、交流入力電源に繋いで前記磁場発生手段に電力を供給する電力供給手段と、前記磁場発生手段から発生した磁場の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱部材と、前記電磁誘導発熱部材の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度が目標温度となるように、前記電力供給手段から前記磁場発生手段へ供給される電力を制御する制御手段とを有する電磁誘導加熱方式の加熱装置を備え、前記加熱装置により被加熱材上の未定着画像を加熱定着する画像形成装置において、前記磁場発生手段に供給される電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流を平均電流値として検出するためのフィルタリング手段とを有し、前記制御手段は、前記磁場発生手段に供給可能な最大電力が前記交流入力電源の電圧の変動に対して線形変化するように、前記フィルタリング手段により検出された前記平均電流値を一定に保つように前記磁場発生手段に流れる最大電流を制限して、前記検出温度が前記目標温度になるように、前記最大電力を超えない範囲で前記電力供給手段から前記磁場発生手段へ供給する電力を制御することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a magnetic field generating means for generating a magnetic field, a power supply means for supplying power to the magnetic field generating means connected to an AC input power source, and a magnetic field generated from the magnetic field generating means. An electromagnetic induction heating member that generates electromagnetic induction heat by operation; a temperature detection unit that detects a temperature of the electromagnetic induction heating member; and generation of the magnetic field from the power supply unit so that the detected temperature of the temperature detection unit becomes a target temperature. An electromagnetic induction heating type heating device having a control means for controlling the power supplied to the means, wherein the heating device heat-fixes an unfixed image on the material to be heated. Current control means for detecting the supplied current; and filtering means for detecting the current detected by the current detection means as an average current value. , Said to linearly vary the magnetic field the maximum power that can be supplied to generating means with respect to variation in the voltage of the AC input power source, the magnetic field generating said average current value detected by the filtering means so as to maintain a constant Limiting the maximum current flowing through the means, and controlling the power supplied from the power supply means to the magnetic field generation means within a range not exceeding the maximum power so that the detected temperature becomes the target temperature. To do.

本発明によれば、検出された平均電流値を一定に保つように磁場発生手段に流れる最大電流を制限して、検出温度が目標温度になるように、最大電力を超えない範囲で電力供給手段から磁場発生手段へ供給する電力を制御する。これにより、磁場発生手段に流れる平均電流を一定に保つことができ、電源電圧が変動した際にも最大電力の変動を抑えることができる。更に、磁場発生手段に供給可能な最大電力は、交流入力電源の電圧に対して線形で増加するため、交流入力電源の許容できる電圧変動幅は大きくなるという効果がある。 According to the present invention, the power supply means limits the maximum current flowing through the magnetic field generation means so as to keep the detected average current value constant, and does not exceed the maximum power so that the detected temperature becomes the target temperature. To control the power supplied to the magnetic field generating means. Thereby, the average current flowing through the magnetic field generating means can be kept constant, and fluctuations in the maximum power can be suppressed even when the power supply voltage fluctuates. Furthermore, since the maximum power that can be supplied to the magnetic field generating means increases linearly with respect to the voltage of the AC input power supply, the allowable voltage fluctuation range of the AC input power supply is increased.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態では、画像形成装置に搭載される定着装置(加熱装置)、定着装置における励磁コイル、定着ベルト、高周波インバータ装置、電流検出部、温度制御、最大電力の電圧依存性、安全装置の各項目毎に説明する。
[First Embodiment]
In the first embodiment of the present invention, a fixing device (heating device) mounted on an image forming apparatus, an exciting coil, a fixing belt, a high-frequency inverter device, a current detection unit, temperature control, and voltage dependence of maximum power in the fixing device. Each item of safety and safety device will be explained.

<定着装置(加熱装置)>
本発明の第1の実施の形態に係る定着装置は電磁誘導加熱方式の装置である。図2は本発明の第1の実施の形態に係る定着装置100の要部の横断面構造を示す構成図、図3は定着装置100の要部の正面構造を示す構成図、図4は定着装置100の要部の縦断面構造を示す構成図である。尚、上記従来例で説明した箇所と共通する箇所の説明は省略または簡略化する。
<Fixing device (heating device)>
The fixing device according to the first embodiment of the present invention is an electromagnetic induction heating type device. FIG. 2 is a block diagram showing the cross-sectional structure of the main part of the fixing device 100 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing the front structure of the main part of the fixing device 100, and FIG. 2 is a configuration diagram showing a longitudinal sectional structure of a main part of the apparatus 100. FIG. In addition, description of the part which is common in the part demonstrated with the said prior art example is abbreviate | omitted or simplified.

定着装置100の要部の構成を詳述する。磁場発生手段は、磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18からなる。磁性コア17a・17b・17cは高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料がよく、より好ましくは100Hz以上でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。励磁コイル18には、給電部18a・18bに励磁回路27(図5参照)を接続してある。この励磁回路27(電力供給手段)は、20Hzから500Hzの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル18は、励磁回路27から供給される交番電流(高周波電流)によって交番磁束を発生する。 The configuration of the main part of the fixing device 100 will be described in detail. The magnetic field generating means includes magnetic cores 17a, 17b and 17c and an excitation coil 18. The magnetic cores 17a · 17b · 17c are members of high magnetic permeability may material used in the transformer core such ferrite or permalloy is more preferably to use a small ferrite loss even higher 100 k Hz. In the excitation coil 18, an excitation circuit 27 (see FIG. 5) is connected to the power feeding units 18a and 18b. The excitation circuit 27 (power supply means) is a high frequency of 500 k Hz from 20 k Hz is to be generated by the switching power supply. The exciting coil 18 generates an alternating magnetic flux by the alternating current (high-frequency current) supplied from the exciting circuit 27.

ベルトガイド部材16a、16bは、横断面略半円弧状樋型の部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導性発熱ベルト(電磁誘導発熱部材)である定着ベルト10をルーズに外嵌させてある。ベルトガイド部材16aは、磁場発生手段としての磁性コア17a・17b・17cと励磁コイル18を内側に保持している。また、ベルトガイド部材16aには、図4に示すように紙面垂直方向長手の良熱伝導部材40がニップ部Nの加圧ローラ30との対向面側で、定着ベルト10の内側に配設してある。本例においては、良熱伝導部材40にアルミニウムを用いている。良熱伝導部材40は熱伝導率kが、
k=240[W・m-1・K-1]
であり、厚さ1[mm]である。
The belt guide members 16a and 16b are substantially semicircular arc shaped cross-sectional members having a substantially cylindrical shape with their opening sides facing each other, and a cylindrical electromagnetic induction heating belt (electromagnetic induction heating member) on the outside. The fixing belt 10 is loosely fitted. The belt guide member 16a holds magnetic cores 17a, 17b, and 17c as magnetic field generating means and an excitation coil 18 on the inner side. Further, as shown in FIG. 4, the belt guide member 16a is provided with a good heat conducting member 40 in the longitudinal direction in the drawing as opposed to the pressure roller 30 in the nip portion N and inside the fixing belt 10. It is. In this example, aluminum is used for the good heat conducting member 40. The good heat conducting member 40 has a thermal conductivity k,
k = 240 [W · m-1 · K-1]
The thickness is 1 [mm].

また、良熱伝導部材40は、磁場発生手段である励磁コイル18と磁性コア17a・17b・17cから発生する磁場の影響を受けないように、この磁場の外に配設してある。具体的には、良熱伝導部材40を励磁コイル18に対して磁性コア17cを隔てた位置に配設し、励磁コイル18による磁路の外側に位置させて良熱伝導部材40に影響を与えないようにしている。加圧用剛性ステイ22は、ベルトガイド部材16bの内面平面部に当接させて配設した横長のステイである。絶縁部材19は、磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18と加圧用剛性ステイ22の間を絶縁するための部材である。フランジ部材23a・23bは、ベルトガイド部材16a、16bのアセンブリの左右両端部に外嵌し、前記左右位置を固定しつつ回転自在に取り付けられている。これにより、フランジ部材23a・23bは、定着ベルト10の回転時に該定着ベルト10の端部を受けて該定着ベルト10のベルトガイド部材長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。   Further, the good heat conducting member 40 is disposed outside the magnetic field so as not to be affected by the magnetic field generated from the exciting coil 18 and the magnetic cores 17a, 17b, and 17c as magnetic field generating means. Specifically, the good heat conducting member 40 is disposed at a position separating the magnetic core 17c from the exciting coil 18, and is located outside the magnetic path by the exciting coil 18 to affect the good heat conducting member 40. I am trying not to. The pressurizing rigid stay 22 is a horizontally long stay disposed in contact with the inner surface flat portion of the belt guide member 16b. The insulating member 19 is a member for insulating the magnetic cores 17 a, 17 b, and 17 c and the exciting coil 18 from the pressurizing rigid stay 22. The flange members 23a and 23b are externally fitted to the left and right ends of the assembly of the belt guide members 16a and 16b, and are rotatably attached while fixing the left and right positions. As a result, the flange members 23a and 23b receive the end of the fixing belt 10 when the fixing belt 10 rotates, and serve to regulate the movement of the fixing belt 10 along the length of the belt guide member.

加圧部材としての加圧ローラ30は、芯金30aと、芯金30a周りに同心一体にローラ状に形成被覆させた、シリコンゴム・フッ素・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層30bとで構成されている。芯金30aの両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自在に軸受け保持させて配設してある。加圧用剛性ステイ22の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材29a・29bとの間にそれぞれ加圧バネ25a・25bを縮設することで、加圧用剛性ステイ22に押し下げ力を作用させている。これにより、ベルトガイド部材16aの下面と加圧ローラ30の上面とが定着ベルト10を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Nが形成される。   The pressure roller 30 as a pressure member is composed of a core metal 30a and a heat-resistant / elastic material layer 30b made of silicon rubber, fluorine, fluorine resin, or the like that is concentrically formed and covered around the core metal 30a. It is configured. Both ends of the core metal 30a are rotatably supported between the chassis side metal plates (not shown) of the apparatus. By pressing the pressure springs 25a and 25b between the both ends of the pressure rigid stay 22 and the spring receiving members 29a and 29b on the apparatus chassis side, a pressing force is applied to the pressure rigid stay 22, respectively. . As a result, the lower surface of the belt guide member 16a and the upper surface of the pressure roller 30 are pressed against each other with the fixing belt 10 interposed therebetween, so that a fixing nip portion N having a predetermined width is formed.

加圧ローラ30は、駆動手段Mにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ30の回転駆動による該加圧ローラ30と定着ベルト10の外面との摩擦力で定着ベルト10に回転力が作用する。これにより、定着ベルト10がその内面が定着ニップ部Nにおいて良熱伝導部材40の下面に密着して摺動しながら、矢示の時計方向に加圧ローラ30の回転周速度に略対応した周速度をもってベルトガイド部材16a、16bの外回りを回転状態になる。   The pressure roller 30 is rotationally driven in the counterclockwise direction indicated by the arrow by the driving means M. A rotational force acts on the fixing belt 10 by a frictional force between the pressure roller 30 and the outer surface of the fixing belt 10 due to the rotational driving of the pressure roller 30. As a result, while the fixing belt 10 has its inner surface in close contact with the lower surface of the good heat conducting member 40 in the fixing nip portion N, it slides in a clockwise direction substantially corresponding to the rotational peripheral speed of the pressure roller 30. The belt guide members 16a and 16b are rotated around the outer periphery at a speed.

この場合、定着ニップ部Nにおける良熱伝導部材40の下面と定着ベルト10の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために、定着ニップ部Nの良熱伝導部材40の下面と定着ベルト10の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる。或いは、良熱伝導部材40の下面を潤滑部材で被覆することもできる。これは、良熱伝導部材40としてアルミニウムを用いた場合のように表面滑り性が材質的によくない或いは仕上げ加工を簡素化した場合に、摺動する定着ベルト10に傷をつけて定着ベルト10の耐久性が低下してしまうことを防ぐものである。   In this case, in order to reduce the mutual sliding frictional force between the lower surface of the good heat conductive member 40 and the inner surface of the fixing belt 10 in the fixing nip portion N, the lower surface of the good heat conductive member 40 in the fixing nip portion N and the fixing belt 10. A lubricant such as heat resistant grease is interposed between the inner surface and the inner surface. Alternatively, the lower surface of the good heat conducting member 40 can be covered with a lubricating member. This is because, when the surface heat-slidability is not good as in the case of using aluminum as the good heat conducting member 40 or the finishing process is simplified, the sliding fixing belt 10 is damaged and the fixing belt 10 is damaged. This prevents the durability of the steel from being lowered.

良熱伝導部材40は、長手方向の温度分布を均一にする効果がある。例えば、小サイズ紙を通紙した場合、定着ベルト10での非通紙部の熱量が良熱伝導部材40へ伝熱し、良熱伝導部材40における長手方向の熱伝導により、非通紙部の熱量が小サイズ紙通紙部へ伝熱される。これにより、小サイズ紙通紙時の消費電力を低減させる効果も得られる。また、図5に示すように、ベルトガイド部材16aの周面に、その長手に沿い所定の間隔を置いて凸リブ部16eを形成具備させている。これにより、ベルトガイド部材16aの周面と定着ベルト10の内面との接触摺動抵抗を低減させて抵抗ベルト10の回転負荷を少なくしている。このような凸リブはベルトガイド部材16bにも同様に形成具備することができる。   The good heat conducting member 40 has an effect of making the temperature distribution in the longitudinal direction uniform. For example, when small-size paper is passed, the heat amount of the non-sheet passing portion of the fixing belt 10 is transferred to the good heat conducting member 40, and the heat conduction in the longitudinal direction of the good heat conducting member 40 causes the non-paper passing portion to The amount of heat is transferred to the small size paper passing section. Thereby, the effect of reducing the power consumption at the time of passing small-size paper is also obtained. Further, as shown in FIG. 5, convex rib portions 16e are formed on the peripheral surface of the belt guide member 16a at predetermined intervals along the length thereof. Thereby, the contact sliding resistance between the peripheral surface of the belt guide member 16a and the inner surface of the fixing belt 10 is reduced, and the rotational load of the resistance belt 10 is reduced. Such convex ribs can be similarly formed on the belt guide member 16b.

図6は交番磁束の発生の様子を模式的に表した図である。磁束Cは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア17a・17b・17cに導かれた交番磁束Cは、磁性コア17aと磁性コア17bとの間、そして磁性コア17aと磁性コア17cとの間において、定着ベルト10の電磁誘導発熱層1に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層1の固有抵抗によって電磁誘導発熱層1にジュール熱(渦電流損)を発生させる。ここでの発熱量Qは、電磁誘導発熱層1を通る磁束の密度によって決まり図6の右側のグラフのような分布を示す。図6の右側のグラフは、縦軸が磁性コア17aの中心を0とした角度θで表した定着ベルト10における円周方向の位置を示し、横軸が定着ベルト10の電磁誘導発熱層1での発熱量Qを示す。ここで、発熱域Hは、最大発熱量をQとした場合、発熱量がQ/e以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られる量である。   FIG. 6 is a diagram schematically showing how the alternating magnetic flux is generated. A magnetic flux C represents a part of the generated alternating magnetic flux. The alternating magnetic flux C guided to the magnetic cores 17a, 17b, and 17c is applied to the electromagnetic induction heating layer 1 of the fixing belt 10 between the magnetic cores 17a and 17b and between the magnetic cores 17a and 17c. Generate eddy currents. This eddy current causes Joule heat (eddy current loss) to be generated in the electromagnetic induction heat generating layer 1 by the specific resistance of the electromagnetic induction heat generating layer 1. The calorific value Q here is determined by the density of the magnetic flux passing through the electromagnetic induction heat generating layer 1 and shows a distribution as shown on the right side of FIG. The graph on the right side of FIG. 6 shows the circumferential position of the fixing belt 10 with the vertical axis represented by an angle θ with the center of the magnetic core 17 a being 0, and the horizontal axis is the electromagnetic induction heating layer 1 of the fixing belt 10. The calorific value Q is shown. Here, the heat generation region H is defined as a region where the heat generation amount is Q / e or more, where Q is the maximum heat generation amount. This is an amount by which a heat generation amount necessary for fixing can be obtained.

この定着ニップ部Nの温度は、不図示の温度検知手段を含む温調系により励磁コイル18に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。上記図2の26は定着ベルト10の温度を検知するサーミスタなどの温度センサであり、本例においては温度センサ26で測定した定着ベルト10の温度情報を基に定着ニップ部Nの温度を制御するようにしている。   The temperature of the fixing nip portion N is controlled so that a predetermined temperature is maintained by controlling the current supply to the exciting coil 18 by a temperature control system including a temperature detection unit (not shown). 2 in FIG. 2 is a temperature sensor such as a thermistor for detecting the temperature of the fixing belt 10. In this example, the temperature of the fixing nip N is controlled based on the temperature information of the fixing belt 10 measured by the temperature sensor 26. I am doing so.

而して、定着ベルト10が回転し、励磁回路27から励磁コイル18への給電により上記のように定着ベルト10の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温調された状態となる。この状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像tが形成された被加熱材としての被記録材Pが定着ニップ部Nの定着ベルト10と加圧ローラ30との間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向して導入される。そして、定着ニップ部Nにおいて画像面が定着ベルト10の外面に密着して定着ベルト10と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。この定着ニップ部Nを定着ベルト10と一緒に被記録材Pが挟持搬送されていく過程において、定着ベルト10の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材P上の未定着トナー画像tが加熱定着される。被記録材Pは、定着ニップ部Nを通過すると回転定着ベルト10の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材P上の加熱定着トナー画像は、定着ニップ部通過後、冷却して固着像となる。   Thus, the fixing belt 10 is rotated, and the electromagnetic induction heat generation of the fixing belt 10 is performed as described above by the power supply from the excitation circuit 27 to the excitation coil 18, and the fixing nip portion N rises to a predetermined temperature and the temperature is adjusted. It becomes a state. In this state, the recording material P as the heated material on which the unfixed toner image t conveyed from the image forming unit is formed is positioned between the fixing belt 10 and the pressure roller 30 in the fixing nip N. Is introduced upward, that is, facing the surface of the fixing belt. In the fixing nip portion N, the image surface is in close contact with the outer surface of the fixing belt 10, and the fixing nip portion N is nipped and conveyed together with the fixing belt 10. In the process in which the recording material P is nipped and conveyed together with the fixing belt 10 through the fixing nip N, the unfixed toner image t on the recording material P is heated and fixed by being heated by electromagnetic induction heat generation of the fixing belt 10. Is done. When the recording material P passes through the fixing nip portion N, it is separated from the outer surface of the rotary fixing belt 10 and discharged and conveyed. The heat-fixed toner image on the recording material P is cooled to be a fixed image after passing through the fixing nip portion.

本例においては、上記図2に示すように、定着ベルト10のこの発熱域H(図6参照)の対向位置に暴走時の励磁コイル18への給電を遮断するため、温度検知素子であるサーモスイッチ50を配設している。   In this example, as shown in FIG. 2, the thermoelectric sensor, which is a temperature detection element, is used to cut off the power supply to the exciting coil 18 at the time of runaway at a position opposite to the heat generating area H (see FIG. 6) of the fixing belt 10. A switch 50 is provided.

図7は本例で使用した安全回路の回路図である。温度検知素子であるサーモスイッチ50は、+24VDC電源及びリレースイッチ51と直列に接続されている。サーモスイッチ50が切れるとリレースイッチ51への給電が遮断されリレースイッチ51が動作し、励磁回路27への給電が遮断されることにより励磁コイル18への給電を遮断する構成をとっている。サーモスイッチ50はOFF動作温度を220度Cに設定した。また、サーモスイッチ50は、定着ベルト(フィルム)10の発熱域Hに対向して定着ベルト10の外面に非接触に配設した。サーモスイッチ50と定着ベルト10との間の距離は略2mmとした。これにより、定着ベルト10にサーモスイッチ50の接触による傷が付くことがなく、耐久による定着画像の劣化を防止することができる。   FIG. 7 is a circuit diagram of the safety circuit used in this example. The thermo switch 50 that is a temperature detecting element is connected in series with the +24 VDC power source and the relay switch 51. When the thermoswitch 50 is turned off, the power supply to the relay switch 51 is cut off, the relay switch 51 is operated, and the power supply to the excitation circuit 27 is cut off to cut off the power supply to the excitation coil 18. The thermoswitch 50 was set to an OFF operating temperature of 220 degrees C. Further, the thermo switch 50 is disposed on the outer surface of the fixing belt 10 in a non-contact manner so as to face the heat generating area H of the fixing belt (film) 10. The distance between the thermo switch 50 and the fixing belt 10 was about 2 mm. As a result, the fixing belt 10 is not damaged by the contact of the thermo switch 50, and deterioration of the fixed image due to durability can be prevented.

本例によれば、装置故障による定着装置暴走時、従来例のような定着ニップ部Nで発熱する構成とは違い、定着ニップ部Nに紙が挟まった状態で定着装置(定着器)が停止する。これにより、励磁コイル18に給電が続けられ定着ベルト10が発熱し続けた場合でも、紙が挟まっている定着ニップ部Nでは発熱していないために紙が直接加熱されることがない。また、発熱量が多い発熱域Hにはサーモスイッチ50が配設してあるため、サーモスイッチ50が220度Cを感知してサーモスイッチ50が切れた時点で、リレースイッチ51により励磁コイル18への給電が遮断される。また、本例によれば、紙の燃え始める温度は約400度C近辺であるため紙が燃え始めることなく、定着ベルト10の発熱を停止することができる。   According to this example, when the fixing device runs away due to a device failure, the fixing device (fixing device) stops in a state where paper is caught in the fixing nip portion N, unlike the configuration in which heat is generated in the fixing nip portion N as in the conventional example. To do. As a result, even when power is continuously supplied to the exciting coil 18 and the fixing belt 10 continues to generate heat, the paper is not directly heated because no heat is generated in the fixing nip portion N where the paper is sandwiched. In addition, since the thermo switch 50 is disposed in the heat generating region H where the heat generation amount is large, when the thermo switch 50 senses 220 degrees C and the thermo switch 50 is turned off, the relay switch 51 switches to the exciting coil 18. Is interrupted. Further, according to this example, since the temperature at which the paper starts to burn is around 400 degrees C., the heat generation of the fixing belt 10 can be stopped without the paper starting to burn.

尚、温度検知素子としてサーモスイッチの他に温度ヒューズを用いることもできる。また、本例ではトナーtに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行ってもよい。   In addition to the thermo switch, a temperature fuse can be used as the temperature detection element. In this example, since the toner containing the low softening material is used in the toner t, the fixing device is not provided with an oil application mechanism for preventing offset, but the toner containing no low softening material is used. May be provided with an oil application mechanism. In addition, when a toner containing a low softening substance is used, oil application or cooling separation may be performed.

<励磁コイル>
励磁コイル18は、コイル(線輪)を構成させる導線(電線)として一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの(束線)を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。絶縁被覆は定着ベルト10の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよい。例えば、アミドイミドやポリイミドなどの被覆を用いるとよい。励磁コイル18は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
<Excitation coil>
The exciting coil 18 is a conductive wire (electric wire) constituting a coil (wire ring) using a bundle of a plurality of copper thin wires each coated with an insulation coating (bundled wire). A coil is formed. As the insulating coating, it is preferable to use a coating having heat resistance in consideration of heat conduction due to heat generation of the fixing belt 10. For example, a coating such as amideimide or polyimide may be used. The excitation coil 18 may improve the density by applying pressure from the outside.

励磁コイル18の形状は、上記図2のように発熱層の曲面に沿うようにしている。本例では定着ベルト10の発熱層と励磁コイル18との間の距離は略2mmになるように設定した。励磁コイル保持部材19の材質としては絶縁性に優れ耐熱性のよいものがよい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂、LCP樹脂などを選択するとよい。   The shape of the exciting coil 18 is made to follow the curved surface of the heat generating layer as shown in FIG. In this example, the distance between the heat generating layer of the fixing belt 10 and the exciting coil 18 is set to be approximately 2 mm. As the material of the exciting coil holding member 19, a material having excellent insulation and good heat resistance is preferable. For example, a phenol resin, a fluorine resin, a polyimide resin, a polyamide resin, a polyamideimide resin, a PEEK resin, a PES resin, a PPS resin, a PFA resin, a PTFE resin, an FEP resin, an LCP resin, or the like may be selected.

磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18と定着ベルト10の発熱層の間の距離はできる限り近付けた方が磁束の吸収効率が高いのであるが、この距離が5mmを超えるとこの効率が著しく低下するため5mm以内にするのがよい。また、5mm以内であれば定着ベルト10の発熱層と励磁コイル18の距離が一定である必要はない。励磁コイル18の励磁コイル保持部材19からの引出線、即ち18a・18b(図5)については、励磁コイル保持部材19から外の部分について束線の外側に絶縁被覆を施している。   When the distances between the magnetic cores 17a, 17b, and 17c and the heat generating layer of the fixing belt 10 are as close as possible, the magnetic flux absorption efficiency is higher. However, when the distance exceeds 5 mm, the efficiency is remarkably increased. In order to decrease, it should be within 5 mm. If the distance is within 5 mm, the distance between the heating layer of the fixing belt 10 and the exciting coil 18 does not have to be constant. With respect to the lead wires from the exciting coil holding member 19 of the exciting coil 18, that is, 18a and 18b (FIG. 5), an insulating coating is applied to the outside of the bundled wire for the portion outside the exciting coil holding member 19.

<定着ベルト>
図8は本例における定着ベルト10の層構成を示す説明図である。本例の定着ベルト10は、電電磁誘導発熱性の定着ベルト10の基層となる金属ベルト等で構成された発熱層1と、その外面に積層した弾性層2と、その外面に積層した離型層3との複合構造となっている。発熱層1と弾性層2との間の接着、弾性層2と離型層3との間の接着のため、各層間にプライマ層(不図示)を設けてもよい。略円筒形状である定着ベルト10において発熱層1が内面側であり、離型層3が外面側である。上述したように、発熱層1に交番磁束が作用することで発熱層1に渦電流が発生して発熱層1が発熱する。その熱が弾性層2・離型層3を介して定着ベルト10を加熱し、定着ニップ部Nに通紙される被加熱材としての被記録材Pを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
<Fixing belt>
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the layer structure of the fixing belt 10 in this example. The fixing belt 10 of this example includes a heat generating layer 1 composed of a metal belt or the like as a base layer of an electromagnetic induction heat generating fixing belt 10, an elastic layer 2 laminated on the outer surface, and a release layer laminated on the outer surface. It has a composite structure with the layer 3. For adhesion between the heat generating layer 1 and the elastic layer 2 and adhesion between the elastic layer 2 and the release layer 3, a primer layer (not shown) may be provided between the respective layers. In the fixing belt 10 having a substantially cylindrical shape, the heat generating layer 1 is on the inner surface side, and the release layer 3 is on the outer surface side. As described above, when the alternating magnetic flux acts on the heat generating layer 1, an eddy current is generated in the heat generating layer 1 and the heat generating layer 1 generates heat. The heat heats the fixing belt 10 through the elastic layer 2 and the release layer 3, and heats the recording material P as a material to be heated that is passed through the fixing nip N to heat and fix the toner image. The

(a)発熱層1
発熱層1は、ニッケル、鉄、強磁性SUS、ニッケルーコバルト合金といった強磁性体の金属を用いるとよい。非磁性の金属でもよいが、より好ましくは磁束の吸収のよいニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルトーニッケル合金等の金属がよい。その厚みは次の式で表される表皮深さより厚く且つ200μm以下にすることが好ましい。表皮深さσ[m]は、励磁回路27の周波数f[Hz]と透磁率μと固有抵抗ρ[Ωm]で、
σ=503×(ρ/fμ)1/2
と表される。
(A) Heat generation layer 1
The heat generating layer 1 may be made of a ferromagnetic metal such as nickel, iron, ferromagnetic SUS, or nickel-cobalt alloy. A non-magnetic metal may be used, but a metal such as nickel, iron, magnetic stainless steel, cobalt-nickel alloy, etc., which has good magnetic flux absorption is more preferable. The thickness is preferably thicker than the skin depth represented by the following formula and 200 μm or less. The skin depth σ [m] is the frequency f [Hz], the magnetic permeability μ, and the specific resistance ρ [Ωm] of the excitation circuit 27.
σ = 503 × (ρ / fμ) 1/2
It is expressed.

これは、電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は1/e以下になっており、逆に言うと殆どのエネルギはこの深さまでで吸収されている(図10参照)。発熱層1の厚さは好ましくは1〜100μmがよい。発熱層1の厚みが1μmよりも小さいと殆どの電磁エネルギが吸収しきれないため効率が低下する。また、発熱層1が100μmを超えると剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が低下し回転体として使用するには現実的ではない。従って、発熱層1の厚みは1〜100μmが好ましい。   This indicates the depth of absorption of electromagnetic waves used in electromagnetic induction, and the intensity of electromagnetic waves is 1 / e or less deeper than this, and conversely most energy is absorbed up to this depth. (See FIG. 10). The thickness of the heat generating layer 1 is preferably 1 to 100 μm. If the thickness of the heat generating layer 1 is smaller than 1 μm, most of the electromagnetic energy cannot be absorbed and the efficiency is lowered. On the other hand, if the heat generating layer 1 exceeds 100 μm, the rigidity becomes too high, the flexibility is lowered, and it is not practical to use as a rotating body. Therefore, the thickness of the heat generating layer 1 is preferably 1 to 100 μm.

(b)弾性層2
弾性層2は、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等で耐熱性がよく熱伝導率がよい材質である。弾性層2の深さは10〜500μmが好ましい。この弾性層2は定着画像品質を保証するために必要な厚さである。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像などでは被記録材P上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材の凹凸或いはトナー層の凹凸に加熱面(離型層3)が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。弾性層2の厚さとしては、10μm以下では被記録材或いはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層2が1000μm以上の場合には弾性層2の熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現するのが難しくなる。より好ましくは弾性層2の厚みは50〜500μmがよい。
(B) Elastic layer 2
The elastic layer 2 is made of silicon rubber, fluorine rubber, fluorosilicon rubber, or the like, which has good heat resistance and good thermal conductivity. The depth of the elastic layer 2 is preferably 10 to 500 μm. The elastic layer 2 has a thickness necessary for assuring the fixed image quality. When a color image is printed, a solid image is formed over a large area on the recording material P, particularly in a photographic image. In this case, if the heating surface (release layer 3) cannot follow the unevenness of the recording material or the unevenness of the toner layer, heating unevenness occurs, and gloss unevenness occurs in the image where the heat transfer amount is large and small. A portion with a large amount of heat transfer has a high glossiness, and a portion with a small amount of heat transfer has a low glossiness. If the thickness of the elastic layer 2 is 10 μm or less, unevenness of the image gloss occurs because it cannot follow the unevenness of the recording material or the toner layer. On the other hand, when the elastic layer 2 is 1000 μm or more, the thermal resistance of the elastic layer 2 increases and it is difficult to realize a quick start. More preferably, the thickness of the elastic layer 2 is 50 to 500 μm.

弾性層2の硬度は、硬度が高すぎると被記録材或いはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層2の硬度としては60度(JIS−A)以下、より好ましくは45度(JIS−A)以下がよい。弾性層2の熱伝導率λに関しては、
6×10-4〜2×10-3[cal/cm・sec・deg.]
がよい。
If the hardness of the elastic layer 2 is too high, unevenness in image gloss will occur because it cannot follow the unevenness of the recording material or toner layer. Therefore, the hardness of the elastic layer 2 is preferably 60 degrees (JIS-A) or less, more preferably 45 degrees (JIS-A) or less. Regarding the thermal conductivity λ of the elastic layer 2,
6 × 10 −4 to 2 × 10 −3 [cal / cm · sec · deg. ]
Is good.

熱伝導率λが、
6×10-4[cal/cm・sec・deg.]
よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着ベルト10の表層(離型層3)における温度上昇が遅くなる。
The thermal conductivity λ is
6 × 10 −4 [cal / cm · sec · deg. ]
Is smaller, the thermal resistance is large, and the temperature rise in the surface layer (release layer 3) of the fixing belt 10 is delayed.

熱伝導率λが、
2×10-3[cal/cm・sec・deg.]
よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮歪みが低下する。
The thermal conductivity λ is
2 × 10 −3 [cal / cm · sec · deg. ]
If it is larger than 1, the hardness becomes too high, or the compressive strain decreases.

よって、熱伝導率λは、
6×10-4〜2×10-3[cal/cm・sec・deg.]
がよい。より好ましくは、
8×10-4〜1.5×10-3[cal/cm・sec・deg.]
がよい。
Therefore, the thermal conductivity λ is
6 × 10 −4 to 2 × 10 −3 [cal / cm · sec · deg. ]
Is good. More preferably,
8 × 10 −4 to 1.5 × 10 −3 [cal / cm · sec · deg. ]
Is good.

(c)離型層3
離型層3は、フッ素樹脂、シリコン樹脂、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、PFA、PTFE、FEP等の離型性且つ耐熱性のよい材料を選択することができる。離型層3の厚さは1〜100μmが好ましい。離型層3の厚さが1μmよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の良くない部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層3が100μmを超えると熱伝導が低下するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層2の効果がなくなってしまう。
(C) Release layer 3
For the release layer 3, a material having good release properties and heat resistance such as fluororesin, silicone resin, fluorosilicone rubber, fluororubber, silicone rubber, PFA, PTFE, FEP can be selected. The thickness of the release layer 3 is preferably 1 to 100 μm. When the thickness of the release layer 3 is smaller than 1 μm, there arises a problem that a portion having poor release properties due to coating unevenness of the coating film is formed or durability is insufficient. Further, when the release layer 3 exceeds 100 μm, there arises a problem that the heat conduction is lowered. In particular, in the case of a resin release layer, the hardness becomes too high and the effect of the elastic layer 2 is lost.

また、図9に示すように、定着ベルト(定着フィルム)10の構成において、発熱層1のベルトガイド面側(発熱層1の弾性層2とは反対側面)に断熱層4を設けてもよい。断熱層4としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂などの断熱樹脂がよい。   As shown in FIG. 9, in the configuration of the fixing belt (fixing film) 10, the heat insulating layer 4 may be provided on the belt guide surface side of the heat generating layer 1 (the side opposite to the elastic layer 2 of the heat generating layer 1). . The heat insulating layer 4 is preferably a heat insulating resin such as a fluororesin, a polyimide resin, a polyamide resin, a polyamideimide resin, a PEEK resin, a PES resin, a PPS resin, a PFA resin, a PTFE resin, or an FEP resin.

また、断熱層4の厚さとしては10〜1000μmが好ましい。断熱層4の厚さが10μmよりも小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不足する。一方、100μmを超えると磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18から発熱層1への距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層1に吸収されなくなる。断熱層4は、発熱層1に発生した熱が定着ベルト10の内側に向かわないように断熱できるので、断熱層4がない場合と比較して被記録材P側への熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。   Moreover, as thickness of the heat insulation layer 4, 10-1000 micrometers is preferable. When the thickness of the heat insulating layer 4 is smaller than 10 μm, the heat insulating effect cannot be obtained and the durability is insufficient. On the other hand, if the thickness exceeds 100 μm, the distance from the magnetic cores 17 a, 17 b, and 17 c and the exciting coil 18 to the heat generating layer 1 increases, and the magnetic flux is not sufficiently absorbed by the heat generating layer 1. Since the heat insulating layer 4 can insulate the heat generated in the heat generating layer 1 so as not to go to the inside of the fixing belt 10, the heat supply efficiency to the recording material P side is improved as compared with the case without the heat insulating layer 4. . Therefore, power consumption can be suppressed.

<高周波インバータ装置>
図1は本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置における、後述の図12に示す出力コンバータを含む誘導加熱制御部の全体構成を示すブロック図である。本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の誘導加熱制御部は、電圧制御回路300、定着器ユニット部(Fuser)313、フィードバック制御回路315、ドライバ回路316を備えている。更に、上記電圧制御回路300は、サーキットブレーカ302、リレー303、整流回路(RECT)304、ゲート制御トランス305、306、主スイッチ素子307を備えている。更に、第2のスイッチ素子308、共振コンデンサ309、第2の共振コンデンサ310、カレントトランス311を備えている。図中301は電源ライン入力端子、314は定着器の加熱オン/オフ信号入力端子である。
<High-frequency inverter device>
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an induction heating control unit including an output converter shown in FIG. 12 described later in the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. The induction heating control unit of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a voltage control circuit 300, a fixing unit unit (Fuser) 313, a feedback control circuit 315, and a driver circuit 316. Further, the voltage control circuit 300 includes a circuit breaker 302, a relay 303, a rectifier circuit (RECT) 304, gate control transformers 305 and 306, and a main switch element 307. Further, a second switch element 308, a resonance capacitor 309, a second resonance capacitor 310, and a current transformer 311 are provided. In the figure, 301 is a power line input terminal, and 314 is a heating ON / OFF signal input terminal of the fixing device.

上記要部の構成を動作と共に詳述する。サーキットブレーカ302は、過電流を保護する。整流回路304は、交流入力から両波整流を行うブリッジ整流回路と高周波フィルタを行うコンデンサで構成されている。主スイッチ素子307、第2のスイッチ素子308は、電流のスイッチングを行う。カレントトランス311(電流検出手段)は、主スイッチ素子307、第2のスイッチ素子308でスイッチングされたスイッチング電流を検出するトランスである。定着器ユニット部313は、電気部品構成としては上述した励磁コイル18(図2)と、温度検出サーミスタ26(図2)(電磁誘導発熱部材と被加熱材との接触部近傍の温度を検出する温度検出手段)と、過昇温を検出するサーモスイッチ312を有している。定着器の加熱オン/オフ信号入力端子314は、不図示の画像形成装置のプリンタシーケンスコントローラから送られてくる電圧信号により本高周波インバータ装置の出力オン、オフを制御している。   The configuration of the main part will be described in detail along with the operation. The circuit breaker 302 protects overcurrent. The rectifier circuit 304 includes a bridge rectifier circuit that performs both-wave rectification from an AC input and a capacitor that performs a high-frequency filter. The main switch element 307 and the second switch element 308 perform current switching. The current transformer 311 (current detection means) is a transformer that detects a switching current switched by the main switch element 307 and the second switch element 308. The fixing device unit 313 detects the temperature in the vicinity of the contact portion between the exciting coil 18 (FIG. 2) and the temperature detection thermistor 26 (FIG. 2) (the electromagnetic induction heating member and the material to be heated) as the electrical component configuration. Temperature detecting means) and a thermo switch 312 for detecting excessive temperature rise. The heating on / off signal input terminal 314 of the fixing device controls the output on / off of the high frequency inverter device by a voltage signal sent from a printer sequence controller of an image forming apparatus (not shown).

フィードバック制御回路315は、定着装置(定着器)のサーミスタ温度検出値に基づき、目標温度と比較しながら制御量をコントロールする。ドライバ回路316は、フィードバック制御回路315からのフィードバック制御信号を受けて、本高周波インバータ装置の制御形態に相応しい制御を行う。主スイッチ素子307、第2のスイッチ素子308としては、パワー用電力スイッチ素子が最適であり、FETもしくはIGBT(+逆導通ダイオード)により構成されている。主スイッチ素子307、第2のスイッチ素子308は、共振電流を制御するため、定常時の損失及びスイッチ損失が小さいもので、尚且つ高耐圧、大電流タイプのものがよい。   The feedback control circuit 315 controls the control amount while comparing with the target temperature based on the thermistor temperature detection value of the fixing device (fixing device). The driver circuit 316 receives the feedback control signal from the feedback control circuit 315 and performs control suitable for the control mode of the high frequency inverter device. As the main switch element 307 and the second switch element 308, a power switch element for power is optimal, and is configured by an FET or IGBT (+ reverse conducting diode). Since the main switch element 307 and the second switch element 308 control the resonance current, the main switch element 307 and the second switch element 308 have a small loss during normal operation and a small switch loss, and preferably have a high breakdown voltage and a large current type.

電源ライン入力端子301から交流入力電源を受け、サーキットブレーカ302及びリレー303を介して整流回路304に交流電源が印加されると、該整流回路304の両波整流ダイオードにより脈動化直流電圧を生成する。その後、主スイッチ素子307がスイッチングを行うようにゲート制御トランス305をドライブすることにより、励磁コイル18と共振コンデンサ309で構成された共振回路に交流パルス電圧が印加される。この結果、第2のスイッチ素子308の導通時には励磁コイル18に脈動化直流電圧が印加され、励磁コイル18のインダクタンスと抵抗により定まる電流が流れ始める。ゲート信号に従って第2のスイッチ素子308がターンオフすると、励磁コイル18は電流を流し続けようとする。そのため、励磁コイル18の両端に共振コンデンサ309と励磁コイル18により定まる共振回路の尖鋭度Qによりフライバック電圧と呼ばれる高電圧が発生する。この電圧は電源電圧を中心に振動し、そのままオフ状態を保っておくと電源電圧に収束する。   When AC power is received from the power line input terminal 301 and AC power is applied to the rectifier circuit 304 via the circuit breaker 302 and the relay 303, a pulsating DC voltage is generated by the double-wave rectifier diode of the rectifier circuit 304. . Thereafter, by driving the gate control transformer 305 so that the main switch element 307 performs switching, an AC pulse voltage is applied to the resonance circuit constituted by the excitation coil 18 and the resonance capacitor 309. As a result, a pulsating DC voltage is applied to the exciting coil 18 when the second switch element 308 is conductive, and a current determined by the inductance and resistance of the exciting coil 18 starts to flow. When the second switch element 308 is turned off according to the gate signal, the exciting coil 18 tries to continue to pass current. Therefore, a high voltage called a flyback voltage is generated at both ends of the excitation coil 18 due to the sharpness Q of the resonance circuit determined by the resonance capacitor 309 and the excitation coil 18. This voltage oscillates around the power supply voltage and converges to the power supply voltage if it is kept off as it is.

フライバック電圧のリンギングが大きく、第2のスイッチ素子308のコイル側端子の電圧が負になる期間は逆導通ダイオードがターンオフし、電流が励磁コイル18に流入する。この期間中、励磁コイル18と第2のスイッチ素子308の接点は0Vにクランプされることになる。このような期間に第2のスイッチ素子308をオンすれば、第2のスイッチ素子308は電圧を背負うことなくターンオン可能なことが一般に知られており、ZVS(Zero Voltage Switching)と呼ばれている。このような駆動方法により第2のスイッチ素子308のスイッチングに伴う損失は最小とすることができ、効率の良い、ノイズの少ないスイッチングを可能としている。   During a period in which the ringback of the flyback voltage is large and the voltage at the coil side terminal of the second switch element 308 is negative, the reverse conducting diode is turned off and current flows into the exciting coil 18. During this period, the contact point between the exciting coil 18 and the second switch element 308 is clamped at 0V. It is generally known that if the second switch element 308 is turned on during such a period, the second switch element 308 can be turned on without carrying a voltage, and is called ZVS (Zero Voltage Switching). . With such a driving method, the loss associated with switching of the second switch element 308 can be minimized, and switching with high efficiency and low noise is possible.

<電流検出部>
本発明の第1の実施の形態では、定着装置の励磁コイル18に流れる電流の検出に上記図1、後述の図11のカレントトランス311を用いた例で説明する。検出波形の一例を図13に示す。カレントトランス311は、第2のスイッチ素子308のエミッタ(FETの場合はドレイン)から整流回路304のマイナス端子及び整流回路304の後段のフィルタコンデンサ(図示略)へ流れる電流を検出すべく構成されている。1:nの巻線を有するカレントトランス311の1ターン側にパワー側の電流を流し、nターン側に設けた検出抵抗により電圧情報として検出する。検出電流はフィルタ回路(パッシブフィルタ)319(後述の図11参照)で波形整形した後、約50KHzの周波数に対応するピークホールド回路320(後述の図11参照)により電流ピークの縫絡線とする。
<Current detector>
In the first embodiment of the present invention, an example will be described in which the current transformer 311 shown in FIG. 1 and FIG. 11 described later is used to detect the current flowing in the exciting coil 18 of the fixing device. An example of the detected waveform is shown in FIG. The current transformer 311 is configured to detect current flowing from the emitter (drain in the case of FET) of the second switch element 308 to the negative terminal of the rectifier circuit 304 and the filter capacitor (not shown) at the subsequent stage of the rectifier circuit 304. Yes. A current on the power side is passed through one turn side of a current transformer 311 having a 1: n winding, and is detected as voltage information by a detection resistor provided on the n turn side. The detected current is waveform-shaped by a filter circuit (passive filter) 319 (see FIG. 11 described later), and then a current peak is formed by a peak hold circuit 320 (see FIG. 11 described later) corresponding to a frequency of about 50 KHz. .

更に、その次に接続された約100Hzに対応するピークホールド回路340(後述の図11参照)により電圧リップルを含む電流ピーク波形を取り出し、最大電力制御値としている。具体的には、この出力電圧を電力制御ピーク値とするリミッタ動作をさせる構成としている。更に、最大出力電力のリミット値として本出力波形をフィルタ回路319(後述の図11参照)によりリップルを取り除き、ピーク電流に対応するより安定した電圧として上記図1のフィードバック制御回路315に入力してもよい。   Further, a current peak waveform including a voltage ripple is taken out by a peak hold circuit 340 (see FIG. 11 described later) corresponding to about 100 Hz connected next, and used as a maximum power control value. Specifically, a limiter operation is performed with this output voltage as a power control peak value. Further, the output waveform is input to the feedback control circuit 315 of FIG. 1 as a more stable voltage corresponding to the peak current by removing the ripple by the filter circuit 319 (see FIG. 11 described later) as the limit value of the maximum output power. Also good.

<温度制御>
本発明の第1の実施の形態では、一例として温度制御をデジタルPID(Proportional plus Integral plus Derivative:比例・積分・微分)制御により行ったものとして記述する。定着装置(定着器)の定着温度検出はサーミスタ26により行っている。サーミスタ26は定着ニップよりも下流側に相当する部位でスリーブ内側に圧接して配置されており、被加熱材としての紙により奪われた熱量を温度変化として測定するようになっている。サーミスタ26の抵抗変化を検出回路により電圧に変換し、予め定められた基準電圧と比較することで目標温度(目標電圧)との差として検出する。この検出結果に基づいてスイッチ素子のオン時間を決定し、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御を行っている。
<Temperature control>
In the first embodiment of the present invention, as an example, temperature control is described as being performed by digital PID (Proportional plus Integral plus Derivative) control. The thermistor 26 detects the fixing temperature of the fixing device (fixing device). The thermistor 26 is disposed in pressure contact with the inner side of the sleeve at a portion corresponding to the downstream side of the fixing nip, and measures the amount of heat taken away by the paper as the material to be heated as a temperature change. The resistance change of the thermistor 26 is converted into a voltage by a detection circuit, and is detected as a difference from the target temperature (target voltage) by comparing it with a predetermined reference voltage. Based on the detection result, the ON time of the switch element is determined, and PWM (Pulse Width Modulation) control is performed.

PWM制御回路323は、オン時間制御部とオフ時間制御部の2対の定電流源回路及びコンデンサ、コンパレータからなっており、それぞれ定電流源回路からコンデンサへ定電流を充電した結果、電圧が基準値を超えることにより時間制御を行う構成となっている。オン時間中に主スイッチ素子307以外の素子がオン動作を行わなくするためにオン時間中はオフ時間制御部を停止し、オフ時間中はオン時間制御部を停止する。PWM制御回路323内の出力FF(ステアリングフリップフロップ)329により順次時間幅を制御されたオン時間、オフ時間を繰り返し出力していく。オフ時間のコンパレータは調整可能ではあるが、フィードバックループを持たせない構成にすることにより一定時間とし、オン時間のコンパレータ(図示略)の入力電圧を変更することで電力制御を行っている。   The PWM control circuit 323 is composed of two pairs of constant current source circuits, an on-time control unit and an off-time control unit, a capacitor, and a comparator. The time control is performed by exceeding the value. In order to prevent the elements other than the main switch element 307 from performing the on operation during the on time, the off time control unit is stopped during the on time, and the on time control unit is stopped during the off time. The on-time and off-time in which the time width is sequentially controlled by the output FF (steering flip-flop) 329 in the PWM control circuit 323 are repeatedly output. Although the off-time comparator can be adjusted, the power control is performed by changing the input voltage of the on-time comparator (not shown) to a fixed time by adopting a configuration without a feedback loop.

<最大電力の電圧依存性>
最大電力(初期電力)の電圧依存性について説明する。電流制御を行わない系においては、ACライン電圧に対し出力電力はACライン電圧の2乗で変動していくことになる。これに対し、電流検出によりリミットをかける本構成によれば、出力電力を電圧に線形依存するようにすることができる。このような回路を構成し、実験を行った結果を図14に示す。図14(a)の「制御無し領域」は従来例による実験結果であり電源電圧による電力変動が大きいが、「ピーク一定制御領域」は本発明による実験結果であり電源電圧による電力変動が少ないことを示している。図14(b)の角印で示す点は平均電流一定制御の場合の実験結果、菱形印で示す点はピーク一定制御の場合の実験結果を示す。
<Voltage dependence of maximum power>
The voltage dependence of the maximum power (initial power) will be described. In a system in which current control is not performed, the output power varies with the square of the AC line voltage relative to the AC line voltage. On the other hand, according to the present configuration in which a limit is set by current detection, the output power can be linearly dependent on the voltage. FIG. 14 shows the results of experiments performed by constructing such a circuit. The “non-control region” in FIG. 14A is an experimental result according to the conventional example, and the power fluctuation due to the power supply voltage is large. Is shown. The points indicated by square marks in FIG. 14B indicate the experimental results in the case of constant average current control, and the points indicated by diamonds indicate the experimental results in the case of constant peak control.

電流を検出し電力を制御するということから、定着器ユニット部313の励磁コイル18に電流を流す時間、即ち主スイッチ素子307のオンしている時間の最大値はACラインを流れる電流と供給可能な電力により定める。フィードバック制御回路315からの制御信号はその時間を超えない範囲となっている。また、最小時間についても規定する構成をとってもよい。例えば、複写機やプリンタ等の画像形成装置を朝一番で立ち上げる時などのように画像形成装置の定着器の温度が低い場合には、最大時間幅に近いオン時間幅で電力供給を行うことになる。投入可能な電力を一例として1100Wとすると、電源オン時から温度制御が掛かるまでは最大オン時間の範囲内で電流制御により1100Wの電力供給を行う。温度検出素子であるサーミスタ26の信号によりPI制御或いはPID制御と呼ばれる制御手法により温度上昇に伴ってオン時間幅を制限し、電力を制御するよう構成している。   Since the current is detected and the electric power is controlled, the maximum value of the time during which the current flows through the exciting coil 18 of the fixing unit 313, that is, the time during which the main switch element 307 is on can be supplied as the current flowing through the AC line. Determined by appropriate power. The control signal from the feedback control circuit 315 is in a range not exceeding the time. Moreover, you may take the structure which prescribes | regulates also about minimum time. For example, when the temperature of the fixing device of the image forming apparatus is low, such as when starting up an image forming apparatus such as a copying machine or a printer first in the morning, supply power with an on-time width close to the maximum time width. become. Assuming that the power that can be input is 1100 W as an example, 1100 W of power is supplied by current control within the range of the maximum on-time from when the power is turned on until temperature control is applied. The on-time width is limited as the temperature rises by a control method called PI control or PID control by a signal from the thermistor 26 that is a temperature detection element, and the power is controlled.

温度が十分高くなり、温度制御によりオン時間幅が短くなった場合、先に述べたようにフライバック電圧は電源電圧を基準電圧として振動を行うために、特に電源電圧が高くオン時間幅が短い場合には0Vまで下がりきることができない。そのため、ZVSが実現できなくなってくる。このような場合にカレントトランス311により検出した回路電流を基準値と比較し、第2のスイッチ素子308を駆動する。第2のスイッチ素子308は通常動作させ続けるように構成してもよい。   When the temperature is sufficiently high and the on-time width is shortened by temperature control, the flyback voltage oscillates with the power supply voltage as the reference voltage as described above, so the power supply voltage is particularly high and the on-time width is short. In some cases, it cannot be reduced to 0V. Therefore, ZVS cannot be realized. In such a case, the circuit current detected by the current transformer 311 is compared with a reference value, and the second switch element 308 is driven. The second switch element 308 may be configured to continue normal operation.

図5は励磁コイル18と励磁回路27を接続して励磁電流により交番磁界(磁界)を発生する構成を示す図である。この励磁回路27は上記図1に示したように構成された高周波インバータ装置であり、約20Hzから100Hzの高周波電流を発生する。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration in which the exciting coil 18 and the exciting circuit 27 are connected to generate an alternating magnetic field (magnetic field) by the exciting current. The excitation circuit 27 is constructed high-frequency inverter device as shown in FIG. 1, it generates a high-frequency current of about 20 k Hz 100 k Hz.

図11は本発明の第1の実施の形態に係る励磁回路27の詳細構成を示すブロック図である。本発明の第1の実施の形態に係る励磁回路27は、主スイッチ素子201、逆導通ダイオード202、励磁コイル203、共振コンデンサ204、第2のスイッチ素子205を備えている。更に、逆導通ダイオード206、第2の共振コンデンサ207、ゲート制御トランス305、306、カレントトランス311、スイッチング制御回路350(緊急停止手段)を備えている。更に、スイッチング制御回路350は、ピーク検出回路318、フィルタ回路319、ピークホールド回路320、オペアンプ321、整流回路317、コンデンサ341、抵抗342を備えている。更に、PWM制御回路323、直流電源327、コンデンサ328、スイッチ素子330、抵抗331、332、ダイオード334、335等を備えている。   FIG. 11 is a block diagram showing a detailed configuration of the excitation circuit 27 according to the first embodiment of the present invention. The exciting circuit 27 according to the first embodiment of the present invention includes a main switch element 201, a reverse conducting diode 202, an exciting coil 203, a resonant capacitor 204, and a second switch element 205. Furthermore, a reverse conducting diode 206, a second resonant capacitor 207, gate control transformers 305 and 306, a current transformer 311 and a switching control circuit 350 (emergency stop means) are provided. Further, the switching control circuit 350 includes a peak detection circuit 318, a filter circuit 319, a peak hold circuit 320, an operational amplifier 321, a rectifier circuit 317, a capacitor 341, and a resistor 342. Further, a PWM control circuit 323, a DC power supply 327, a capacitor 328, a switch element 330, resistors 331 and 332, diodes 334 and 335, and the like are provided.

尚、図中のスイッチング制御回路350は上記図1のドライバ回路316に対応する。また、図中のオペアンプ321、整流回路317、コンデンサ341、抵抗342が第2のピークホールド回路340を構成している。また、図中の主スイッチ素子201、第2のスイッチ素子205、励磁コイル203、共振コンデンサ204、207は、上記図1の主スイッチ素子307、第2のスイッチ素子308、励磁コイル18、共振コンデンサ309、310に各々対応する。また、図中333、336は画像形成装置に搭載された定着装置による定着動作を外部から緊急停止する際の指示が入力される端子であり、図中322、324、325、337、338は信号線である。   The switching control circuit 350 in the figure corresponds to the driver circuit 316 in FIG. In addition, the operational amplifier 321, the rectifier circuit 317, the capacitor 341, and the resistor 342 in the drawing constitute a second peak hold circuit 340. The main switch element 201, the second switch element 205, the excitation coil 203, and the resonance capacitors 204 and 207 in the figure are the main switch element 307, the second switch element 308, the excitation coil 18, and the resonance capacitor in FIG. 309 and 310 respectively. In the figure, reference numerals 333 and 336 denote terminals to which an instruction for urgently stopping the fixing operation by the fixing device installed in the image forming apparatus is input from the outside. Reference numerals 322, 324, 325, 337 and 338 in the figure denote signals. Is a line.

上記要部の構成を動作と共に詳述する。主スイッチ素子201として一般的に用いるのはMOSFETやIGBTといった素子である。励磁コイル203の構成は上記図6及び図7に示した通りである。逆導通ダイオード206は第2のスイッチ素子205に並列に接続されている。通常の状態では第2のスイッチ素子205はオープン状態にしており、この状態で主スイッチ素子201をオン、オフすることによりシングル電圧共振を行っている。この第2のスイッチ素子(サブ共振スイッチ素子)205は、主スイッチ素子201がオフしている間、フライバック電圧が上昇を終える頃にオン、電圧が降下した頃にオフという上述した動作を続けてもよい。   The configuration of the main part will be described in detail along with the operation. Generally used as the main switch element 201 is an element such as a MOSFET or an IGBT. The configuration of the exciting coil 203 is as shown in FIGS. The reverse conducting diode 206 is connected in parallel to the second switch element 205. In a normal state, the second switch element 205 is in an open state, and single voltage resonance is performed by turning on and off the main switch element 201 in this state. The second switch element (sub-resonant switch element) 205 continues the above-described operation of turning on when the flyback voltage finishes rising and turning off when the voltage drops while the main switch element 201 is turned off. May be.

励磁コイル203に流れる電流をカレントトランス311により検出し、整流回路317で整流を行った後、フィルタ回路319により検出する。この出力をピーク検出回路318により予め定められた基準値と比較し、基準値以上のピーク電流であることを検出するとPWM制御回路323の出力FF(フリップフロップ)329をオフに固定し、出力を禁止するリミッタ動作を行う。大電流が流れる場合など異常電流検出時は、このように保護を行っている。フィルタ回路319による波形整形後、先ずピークホールド回路320により高い周波数(数十KHz)でのピーク検出を行い、電流波形のピークを繋いだ商用交流(商用交流電源)の周期の縫絡線としてACラインに流れるピーク電流を検出する。オペアンプ321・整流回路317・コンデンサ341・抵抗342により構成された第2のピークホールド回路340により、商用交流の周期に対応するピーク値を検出する。   The current flowing through the exciting coil 203 is detected by the current transformer 311, rectified by the rectifier circuit 317, and then detected by the filter circuit 319. This output is compared with a predetermined reference value by the peak detection circuit 318, and when it is detected that the peak current is equal to or greater than the reference value, the output FF (flip-flop) 329 of the PWM control circuit 323 is fixed to OFF and the output is Perform the limiter operation to be prohibited. Protection is performed in this way when an abnormal current is detected, such as when a large current flows. After the waveform shaping by the filter circuit 319, the peak hold circuit 320 first detects a peak at a high frequency (several tens of KHz), and the AC is used as an envelope of the commercial alternating current (commercial alternating current power supply) cycle connecting the current waveform peaks. The peak current flowing in the line is detected. A peak value corresponding to a commercial AC cycle is detected by a second peak hold circuit 340 including an operational amplifier 321, a rectifier circuit 317, a capacitor 341, and a resistor 342.

本発明の第1の実施の形態では、検出したピーク電流に基づき電力制御回路の最大出力値を制御する。これにより、ACライン電流検出結果により電力制御幅の最大値(最大投入可能電力)を制御し、最大供給可能な電力がACライン電圧に依存し難くなるよう制御している。   In the first embodiment of the present invention, the maximum output value of the power control circuit is controlled based on the detected peak current. As a result, the maximum value (maximum power that can be applied) of the power control width is controlled based on the AC line current detection result, and the maximum power that can be supplied is controlled to be less dependent on the AC line voltage.

<安全装置>
安全装置は以下のように構成されている。本回路構成は、上記図1の電源入力端子301から交流電力を受け、渦電流を保護するサーキットブレーカ302及びリレー303の接点を介して整流回路304に接続するようになっている。ここで、リレー303の励磁巻線は画像形成装置に装備された24V電源によりオンする構成としている。更に、画像形成装置に装備された定着装置の定着ベルト(フィルム)10の温度を検出し、検出温度が規定温度を超え異常昇温したとき遮断するサーモスイッチ接点を介して励磁するように構成している。仮にトラブルが生じ定着装置が異常昇温した場合にはリレー303を介して励磁回路27の電源を切断し、熱暴走からの定着装置の保護を図るように構成している。
<Safety device>
The safety device is configured as follows. In this circuit configuration, AC power is received from the power input terminal 301 of FIG. 1 and is connected to the rectifier circuit 304 via a contact of a circuit breaker 302 and a relay 303 that protects eddy currents. Here, the excitation winding of the relay 303 is turned on by a 24V power source provided in the image forming apparatus. Further, the temperature of the fixing belt (film) 10 of the fixing device provided in the image forming apparatus is detected, and excitation is performed through a thermoswitch contact that shuts off when the detected temperature exceeds a specified temperature and abnormally increases. ing. If a trouble occurs and the fixing device abnormally increases in temperature, the power supply of the excitation circuit 27 is cut off via the relay 303 to protect the fixing device from thermal runaway.

スイッチング周波数は、初期状態では最初に説明した通り約100Hzとなっている。初期状態ではゲートパルス幅=0であり、第2のスイッチ素子205(308)はオンしていない状態にある。定着スタート信号によりゲートパルスを出力し、電流制御回路により決められるデューティまで増加することになるわけであるが、この時、最大オン時間幅の1/2までの間にリミッタが動作すれば異常状態と判定して外部に知らせる構成となっている。 The switching frequency is initially has a first street about 100 k Hz explained. In the initial state, the gate pulse width = 0, and the second switch element 205 (308) is not turned on. The gate pulse is output by the fixing start signal and increases to the duty determined by the current control circuit. At this time, if the limiter operates within half of the maximum on-time width, it is abnormal. It is determined that the information is notified to the outside.

以上説明したように、本発明の第1の実施の形態によれば、磁気誘導加熱方式で被加熱材を加熱する定着装置において、次の構成を備える。励磁コイル18・定着ベルト10・サーミスタ26を有する定着器ユニット部313。励磁コイル18に流れる電流を検出するカレントトランス311。カレントトランス311の電流検出値に基づき励磁コイル18への供給電力の最大値を制限する制御、定着ベルト10と加圧ローラ30との相互圧接部の検出温度が規定温度を超過した場合に励磁コイル18への電力供給を停止する制御等を行うドライバ回路316。これにより、下記のような作用及び効果を奏する。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the fixing device that heats the material to be heated by the magnetic induction heating method includes the following configuration. A fixing unit unit 313 having an exciting coil 18, a fixing belt 10, and a thermistor 26. A current transformer 311 that detects a current flowing through the exciting coil 18. Control for limiting the maximum value of the power supplied to the excitation coil 18 based on the current detection value of the current transformer 311. When the detected temperature of the mutual pressure contact portion between the fixing belt 10 and the pressure roller 30 exceeds the specified temperature, the excitation coil A driver circuit 316 that performs control for stopping the power supply to 18. Thereby, there exist the following effects and effects.

定着装置の励磁コイル18における最大電力制御をカレントトランス311の信号を用いて行う。これにより、磁気誘導加熱定着方式で金属製の定着ベルト10の加熱を行う際に最大電力を一定値に保ち、温度上昇に伴う出力低減を無くし、より高速且つ安定なオンディマンド定着を実現することが可能となる効果がある。また、定着ベルト10と加圧ローラ30との相互圧接部の検出温度が規定温度を超過した場合に励磁コイル18への電力供給を停止し、外部入力に基づき定着動作(加熱動作)を緊急停止可能としている。これにより、熱暴走からの定着装置を保護でき、非常時における定着動作の緊急停止も可能となる効果がある。   Maximum power control in the exciting coil 18 of the fixing device is performed using a signal from the current transformer 311. As a result, when the metal fixing belt 10 is heated by the magnetic induction heating fixing method, the maximum power is maintained at a constant value, the output reduction due to the temperature rise is eliminated, and a faster and more stable on-demand fixing is realized. There is a possible effect. Further, when the detected temperature of the mutual pressure contact portion between the fixing belt 10 and the pressure roller 30 exceeds a specified temperature, the power supply to the exciting coil 18 is stopped, and the fixing operation (heating operation) is urgently stopped based on an external input. It is possible. As a result, the fixing device can be protected from thermal runaway, and an emergency stop of the fixing operation in an emergency can be achieved.

[第2の実施の形態]
図15は本発明の第2の実施の形態に係る励磁回路27の詳細構成を示すブロック図である。励磁回路27は、主スイッチ素子201、逆導通ダイオード202、励磁コイル203、共振コンデンサ204、第2のスイッチ素子205、逆導通ダイオード206を備えている。更に、第2の共振コンデンサ207、ゲート制御トランス305、306、カレントトランス311、スイッチング制御回路360(制御手段)を備えている。更に、スイッチング制御回路360は、整流回路317、ピーク検出回路318、第1のフィルタ回路345(第1のフィルタリング手段)、第2のフィルタ回路346(第2のフィルタリング手段)、オペアンプ347、PWM制御回路323を備えている。更に、直流電源327、コンデンサ328、スイッチ素子330、抵抗331、332、ダイオード334、335等を備えている。上記第1の実施の形態における図11との重複箇所の説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 15 is a block diagram showing a detailed configuration of the excitation circuit 27 according to the second embodiment of the present invention. The exciting circuit 27 includes a main switch element 201, a reverse conducting diode 202, an exciting coil 203, a resonant capacitor 204, a second switch element 205, and a reverse conducting diode 206. Further, a second resonant capacitor 207, gate control transformers 305 and 306, a current transformer 311 and a switching control circuit 360 (control means) are provided. Further, the switching control circuit 360 includes a rectifier circuit 317, a peak detection circuit 318, a first filter circuit 345 (first filtering means), a second filter circuit 346 (second filtering means), an operational amplifier 347, and PWM control. A circuit 323 is provided. Further, a DC power supply 327, a capacitor 328, a switch element 330, resistors 331 and 332, diodes 334 and 335, and the like are provided. The description of the overlapping part with FIG. 11 in the first embodiment is omitted.

尚、図中のスイッチング制御回路360は上記図1のドライバ回路316に対応する。また、図中の主スイッチ素子201、第2のスイッチ素子205、励磁コイル203、共振コンデンサ204、第2の共振コンデンサ207は、次の各部に対応する。即ち、上記図1の主スイッチ素子307、第2のスイッチ素子308、励磁コイル18、共振コンデンサ309、第2の共振コンデンサ310に各々対応する。また、図中333、336は画像形成装置に搭載された定着装置による定着動作を外部から緊急停止する際の指示が入力される端子であり、図中322、324、325、337、338は信号線である。   The switching control circuit 360 in the figure corresponds to the driver circuit 316 in FIG. Further, the main switch element 201, the second switch element 205, the exciting coil 203, the resonance capacitor 204, and the second resonance capacitor 207 in the figure correspond to the following parts. That is, it corresponds to the main switch element 307, the second switch element 308, the exciting coil 18, the resonance capacitor 309, and the second resonance capacitor 310 of FIG. In the figure, reference numerals 333 and 336 denote terminals to which an instruction for urgently stopping the fixing operation by the fixing device installed in the image forming apparatus is input from the outside. Reference numerals 322, 324, 325, 337 and 338 in the figure denote signals. Is a line.

上記要部の構成を動作と共に詳述する。励磁コイル203に流れる電流をカレントトランス311により検出し、整流回路317で整流を行った後、第1のフィルタ回路345により検出する。この出力をピーク検出回路318により予め定められた基準値と比較し、基準値以上のピーク電流であることを検出するとPWM制御回路323の出力FF329をオフに固定し、出力を禁止するリミッタ動作を行う構成となっている(禁止手段)。回路に大電流が流れる場合などの異常電流検出と回路保護はこのように行っている。   The configuration of the main part will be described in detail along with the operation. The current flowing through the exciting coil 203 is detected by the current transformer 311, rectified by the rectifier circuit 317, and then detected by the first filter circuit 345. This output is compared with a reference value determined in advance by the peak detection circuit 318. When it is detected that the peak current is equal to or greater than the reference value, the output FF 329 of the PWM control circuit 323 is fixed off, and a limiter operation for prohibiting the output is performed. It is the structure to perform (prohibition means). Abnormal current detection and circuit protection are performed in this way when a large current flows through the circuit.

第1のフィルタ回路345により電流を波形整形した後、第2のフィルタ回路346により、より低い周波数でのフィルタリングを行い、ACラインに流れる平均電流として検出し、オペアンプ347により平均電流の値(平均電流値)に応じた電圧を出力させる。この出力電圧を電流制御回路の制御電源電圧とする。これにより、ACライン電流検出結果に基づいて制御幅の最大値(最大投入可能電力)を制御し(磁場発生手段に流れる最大電流が制限されるように)、最大供給可能な電力がACライン電圧に比例するよう制御を行っている。   After the waveform of the current is shaped by the first filter circuit 345, filtering at a lower frequency is performed by the second filter circuit 346, the current is detected as an average current flowing in the AC line, and an average current value (average) is obtained by the operational amplifier 347. The voltage corresponding to the current value is output. This output voltage is used as a control power supply voltage for the current control circuit. As a result, the maximum value of control width (maximum power that can be applied) is controlled based on the AC line current detection result (so that the maximum current flowing through the magnetic field generating means is limited), and the maximum power that can be supplied is AC line voltage. Control is performed in proportion to

スイッチング周波数は、初期状態では最初に説明した通り約100Hzとなっている。初期状態ではゲートパルス幅=0であり、第2のスイッチ素子205(308)はオンしていない状態にある。デューティ制御によりデューティを増加させていくことになるわけであるが、この時、最大オン時間幅の1/2までの間にリミッタが動作すれば異常状態と判定して外部に知らせる構成となっている。 The switching frequency is initially has a first street about 100 k Hz explained. In the initial state, the gate pulse width = 0, and the second switch element 205 (308) is not turned on. The duty is increased by duty control. At this time, if the limiter operates within half the maximum on-time width, it is determined to be in an abnormal state and notified to the outside. Yes.

以上説明したように、本発明の第2の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様に、定着装置の励磁コイル18における最大電力制御をカレントトランス311の信号を用いて行う。これにより、磁気誘導加熱定着方式で金属製の定着ベルト10の加熱を行う際に最大電力を一定値に保ち、温度上昇に伴う出力低減を無くし、より高速且つ安定なオンディマンド定着を実現することが可能となる効果がある。また、熱暴走からの定着装置を保護でき、非常時における定着動作の緊急停止も可能となる効果がある。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, similarly to the first embodiment, the maximum power control in the excitation coil 18 of the fixing device is performed using the signal of the current transformer 311. . As a result, when the metal fixing belt 10 is heated by the magnetic induction heating fixing method, the maximum power is maintained at a constant value, the output reduction due to the temperature rise is eliminated, and a faster and more stable on-demand fixing is realized. There is a possible effect. In addition, the fixing device can be protected from thermal runaway, and an emergency stop of the fixing operation in an emergency can be achieved.

[第3の実施の形態]
図16は本発明の第3の実施の形態に係る励磁回路27の詳細構成を示すブロック図である。励磁回路27は、主スイッチ素子201、逆導通ダイオード202、励磁コイル203、共振コンデンサ204、第2のスイッチ素子205、逆導通ダイオード206を備えている。更に、第2の共振コンデンサ207、ゲート制御トランス305、306、カレントトランス311、スイッチング制御回路370を備えている。更に、スイッチング制御回路370は、整流回路317、ピーク検出回路318、フィルタ回路351、第1のピークホールド回路352、第2のピークホールド回路353、PWM制御回路323を備えている。更に、直流電源327、コンデンサ328、抵抗332、ダイオード334、335、スイッチ素子353等を備えている。上記第1の実施の形態における図11との重複箇所の説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 16 is a block diagram showing a detailed configuration of the excitation circuit 27 according to the third embodiment of the present invention. The exciting circuit 27 includes a main switch element 201, a reverse conducting diode 202, an exciting coil 203, a resonant capacitor 204, a second switch element 205, and a reverse conducting diode 206. Further, a second resonant capacitor 207, gate control transformers 305 and 306, a current transformer 311 and a switching control circuit 370 are provided. Further, the switching control circuit 370 includes a rectifier circuit 317, a peak detection circuit 318, a filter circuit 351, a first peak hold circuit 352, a second peak hold circuit 353, and a PWM control circuit 323. Further, a DC power supply 327, a capacitor 328, a resistor 332, diodes 334 and 335, a switch element 353, and the like are provided. The description of the overlapping part with FIG. 11 in the first embodiment is omitted.

尚、図中のスイッチング制御回路370は上記図1のドライバ回路316に対応する。また、図中の主スイッチ素子201、第2のスイッチ素子205、励磁コイル203、共振コンデンサ204、第2の共振コンデンサ207は、次の各部に対応する。即ち、上記図1の主スイッチ素子307、第2のスイッチ素子308、励磁コイル18、共振コンデンサ309、第2の共振コンデンサ310に各々対応する。また、図中333、336は画像形成装置に搭載された定着装置による定着動作を外部から緊急停止する際の指示が入力される端子であり、図中322、324、325、337、338は信号線である。   The switching control circuit 370 in the figure corresponds to the driver circuit 316 in FIG. Further, the main switch element 201, the second switch element 205, the exciting coil 203, the resonance capacitor 204, and the second resonance capacitor 207 in the figure correspond to the following parts. That is, it corresponds to the main switch element 307, the second switch element 308, the exciting coil 18, the resonance capacitor 309, and the second resonance capacitor 310 of FIG. In the figure, reference numerals 333 and 336 denote terminals to which an instruction for urgently stopping the fixing operation by the fixing device installed in the image forming apparatus is input from the outside. Reference numerals 322, 324, 325, 337 and 338 in the figure denote signals. Is a line.

上記要部の構成を動作と共に詳述する。第1のピークホールド回路352、第2のピークホールド回路353を通過して得られたピーク電流情報は、フィードバック制御回路315(上記図1)へ同回路315内蔵のA/Dコンバータによりデジタル信号に変換され伝達される。その結果を温度制御を行う同回路315内蔵のPID制御部にピーク電流情報として入力し、ここから換算される最大電力が一定値を超えないように最大供給可能な電力の制御を行う。演算結果はゲートパルス信号に出力するゲートオン時間情報として反映され、同回路315内蔵のCPUからのD/Aコンバータよりの電圧出力またはPWM出力としてスイッチング制御回路370へ入力される。   The configuration of the main part will be described in detail along with the operation. The peak current information obtained by passing through the first peak hold circuit 352 and the second peak hold circuit 353 is converted into a digital signal by the A / D converter built in the circuit 315 to the feedback control circuit 315 (FIG. 1). Converted and transmitted. The result is input as peak current information to a PID control unit built in the circuit 315 that performs temperature control, and the maximum power that can be supplied is controlled so that the maximum power converted therefrom does not exceed a certain value. The calculation result is reflected as gate-on time information to be output to the gate pulse signal, and is input to the switching control circuit 370 as a voltage output from the D / A converter from the CPU built in the circuit 315 or a PWM output.

演算結果が最大電力を超える場合には、ピーク電流情報から算出される最大電力を出力するようにし、PID制御のデータとしても、演算結果ではなく実際に出力された電力幅をフィードバックすることで円滑な制御が行えるように構成している。制御ループと異なる安全回路としての電流リミッタ動作は一波毎に掛ける必要がある場合には、ハードウエア的に掛ける上記第1の実施の形態をそのまま用いても構わない。   When the calculation result exceeds the maximum power, the maximum power calculated from the peak current information is output, and the PID control data is also smoothed by feeding back the actual output power width instead of the calculation result. It is configured so that it can be controlled. When it is necessary to apply the current limiter operation as a safety circuit different from the control loop for each wave, the first embodiment applied in hardware may be used as it is.

以上説明したように、本発明の第3の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様に、定着装置の励磁コイル18における最大電力制御をカレントトランス311の信号を用いて行う。これにより、磁気誘導加熱定着方式で金属製の定着ベルト10の加熱を行う際に最大電力を一定値に保ち、温度上昇に伴う出力低減を無くし、より高速且つ安定なオンディマンド定着を実現することが可能となる効果がある。また、熱暴走からの定着装置を保護でき、非常時における定着動作の緊急停止も可能となる効果がある。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the maximum power control in the excitation coil 18 of the fixing device is performed using the signal of the current transformer 311 as in the first embodiment. . As a result, when the metal fixing belt 10 is heated by the magnetic induction heating fixing method, the maximum power is maintained at a constant value, the output reduction due to the temperature rise is eliminated, and a faster and more stable on-demand fixing is realized. There is a possible effect. In addition, the fixing device can be protected from thermal runaway, and an emergency stop of the fixing operation in an emergency can be achieved.

[他の実施の形態]
上述した第1乃至第3の実施の形態では、本発明の定着装置が搭載される画像形成装置の種類については特に言及しなかった。本発明は、未定着画像を被加熱材に固着画像として加熱定着させ画像形成を行う複写機やプリンタ等の各種画像形成装置に適用可能である。
[Other embodiments]
In the first to third embodiments described above, the type of image forming apparatus on which the fixing device of the present invention is mounted is not particularly mentioned. The present invention can be applied to various image forming apparatuses such as a copying machine and a printer that perform image formation by heating and fixing an unfixed image as a fixed image on a heated material.

また、上述した第1乃至第3の実施の形態では、本発明の定着装置が搭載される画像形成装置以外の構成については特に言及しなかった。本発明は、画像形成装置など複数の機器から構成されるシステムに適用しても、画像形成装置など1つの機器からなる装置に適用してもよい。   In the first to third embodiments described above, the configuration other than the image forming apparatus on which the fixing device of the present invention is mounted is not particularly mentioned. The present invention may be applied to a system constituted by a plurality of devices such as an image forming apparatus or an apparatus constituted by a single device such as an image forming apparatus.

本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の誘導加熱制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an induction heating control unit of the fixing device of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の要部の構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a main part of a fixing device of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の要部の正面構造を示す一部を断面とした構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram with a part in cross section showing a front structure of a main part of the fixing device of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の要部の正面構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a front structure of a main part of a fixing device of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置を構成するベルトガイド部材・励磁コイル等を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a belt guide member, an excitation coil, and the like constituting a fixing device of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の定着ベルト等における交番磁束の発生の様子を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of generation of alternating magnetic flux in a fixing belt or the like of the fixing device of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の安全回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a safety circuit of a fixing device of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の定着ベルトの層構成の例を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of a fixing belt of the fixing device of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の定着ベルトの層構成の他の例を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the layer configuration of the fixing belt of the fixing device of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電磁波強度と発熱層深さとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the electromagnetic wave intensity | strength which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a heat generating layer depth. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の励磁回路の詳細構成を示すブロック図である。2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an excitation circuit of the fixing device of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の出力コンバータの構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of an output converter of the fixing device of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置における電流検出波形の例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a current detection waveform in the fixing device of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置における最大電力依存性の実験結果を示す図であり、(a)は制御無し領域の場合及びピーク一定制御領域の場合の電力−電圧特性であり、(b)は平均電流一定制御の場合及びピーク一定制御の場合の電力−電圧特性である。FIG. 6 is a diagram showing an experimental result of maximum power dependency in the fixing device of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention, where (a) shows the power in the case of the non-control region and the constant peak control region. (B) is a power-voltage characteristic in the case of constant current constant control and constant peak control. 本発明の第2の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の励磁回路の詳細構成を示すブロック図である。6 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an excitation circuit of a fixing device of an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第3の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の励磁回路の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an excitation circuit of a fixing device of an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 定着ベルト
18 励磁コイル
26 サーミスタ
27 励磁回路
30 加圧ローラ
301 電源ライン入力端子
302 サーキットブレーカ
311 カレントトランス
315 フィードバック制御回路
316 ドライバ回路
318 ピーク検出回路
345 第1のフィルタ回路
346 第2のフィルタ回路
347 オペアンプ
351 フィルタ回路
352 第1のピークホールド回路
353 第2のピークホールド回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fixing belt 18 Excitation coil 26 Thermistor 27 Excitation circuit 30 Pressure roller 301 Power line input terminal 302 Circuit breaker 311 Current transformer 315 Feedback control circuit 316 Driver circuit 318 Peak detection circuit 345 First filter circuit 346 Second filter circuit 347 Operational amplifier 351 Filter circuit 352 First peak hold circuit 353 Second peak hold circuit

Claims (1)

磁場を発生する磁場発生手段と、交流入力電源に繋いで前記磁場発生手段に電力を供給する電力供給手段と、前記磁場発生手段から発生した磁場の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱部材と、前記電磁誘導発熱部材の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度が目標温度となるように、前記電力供給手段から前記磁場発生手段へ供給される電力を制御する制御手段とを有する電磁誘導加熱方式の加熱装置を備え、前記加熱装置により被加熱材上の未定着画像を加熱定着する画像形成装置において、
前記磁場発生手段に供給される電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流を平均電流値として検出するためのフィルタリング手段とを有し、
前記制御手段は、前記磁場発生手段に供給可能な最大電力が前記交流入力電源の電圧の変動に対して線形変化するように、前記フィルタリング手段により検出された前記平均電流値を一定に保つように前記磁場発生手段に流れる最大電流を制限して、
前記検出温度が前記目標温度になるように、前記最大電力を超えない範囲で前記電力供給手段から前記磁場発生手段へ供給する電力を制御することを特徴とする画像形成装置。
A magnetic field generating means for generating a magnetic field, a power supply means for supplying power to the magnetic field generating means connected to an AC input power source, an electromagnetic induction heating member for generating electromagnetic induction heat by the action of the magnetic field generated from the magnetic field generating means, Temperature detection means for detecting the temperature of the electromagnetic induction heating member; and control means for controlling the power supplied from the power supply means to the magnetic field generation means so that the temperature detected by the temperature detection means becomes a target temperature. In an image forming apparatus that includes a heating device of an electromagnetic induction heating method having a heating and fixing an unfixed image on a material to be heated by the heating device,
Current detection means for detecting a current supplied to the magnetic field generation means;
Filtering means for detecting the current detected by the current detection means as an average current value,
The control means keeps the average current value detected by the filtering means constant so that the maximum power that can be supplied to the magnetic field generation means changes linearly with respect to fluctuations in the voltage of the AC input power supply. Limiting the maximum current flowing through the magnetic field generating means,
An image forming apparatus, wherein power supplied from the power supply unit to the magnetic field generation unit is controlled within a range not exceeding the maximum power so that the detected temperature becomes the target temperature.
JP2008099158A 2008-04-07 2008-04-07 Image forming apparatus Expired - Fee Related JP4845919B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008099158A JP4845919B2 (en) 2008-04-07 2008-04-07 Image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008099158A JP4845919B2 (en) 2008-04-07 2008-04-07 Image forming apparatus

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21778899A Division JP4136210B2 (en) 1999-07-30 1999-07-30 Heating apparatus and image forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008186814A JP2008186814A (en) 2008-08-14
JP4845919B2 true JP4845919B2 (en) 2011-12-28

Family

ID=39729688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008099158A Expired - Fee Related JP4845919B2 (en) 2008-04-07 2008-04-07 Image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4845919B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10566380B2 (en) 2017-10-18 2020-02-18 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with dual trench isolation structures at different isolation structure depths

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07211446A (en) * 1994-01-25 1995-08-11 Hitachi Home Tec Ltd Electromagnetic induction heating cooker
JPH08148266A (en) * 1994-11-22 1996-06-07 Sanyo Electric Co Ltd Induction heating cooker
JPH11195477A (en) * 1997-12-27 1999-07-21 Canon Inc Heating device and image forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008186814A (en) 2008-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4136210B2 (en) Heating apparatus and image forming apparatus
JP2005221677A (en) Image forming apparatus
JP2005221676A (en) Image forming apparatus and its controlling method
JP4717292B2 (en) Image forming apparatus
US20090238593A1 (en) Heating apparatus and induction heating control method
JPH0822206A (en) Heating device and image forming device
US6346800B1 (en) Power supply device and fixing device operating with the power supply device
US6373232B1 (en) Power supply device for image forming apparatus, and image forming apparatus using the same
JP2006171629A (en) Image heating apparatus
JP3882800B2 (en) Induction heating apparatus, induction heating fixing apparatus, and image forming apparatus
JP2003347030A (en) Heating device, image heating device, and image forming device
JP4845919B2 (en) Image forming apparatus
JP7549797B2 (en) Image forming device
JP5050840B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP2002236429A (en) Fixing device
JP2002169393A (en) Heating device and image forming device provided with the same device
JP4944417B2 (en) Image forming apparatus
JP2000223252A (en) Heating arrangement
JP4355392B2 (en) Fixing device
JP2002043048A (en) Heating device and image-forming device
JPH0863022A (en) Induction heating and fixing device
JP4585700B2 (en) Image forming apparatus
JP2006145673A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP2006145672A (en) Image forming apparatus and its control method
JP4194530B2 (en) Fixing device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101214

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110628

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111004

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111011

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees